专利名称：冷轧带钢板形测量信号测量值的降阶处理方法
技术领域：
本发明涉及冷轧带钢领域，尤其涉及一种冷轧带钢板形测量信号测量值的降阶处
理方法。
背景技术：
在冷轧带钢产品的技术质量考核中，板形质量是最重要的技术指标之一。传统的冷轧带钢板形控制主要以板形预设定控制为主，没有实现先进的板形在线闭环控制，成为制约产品板形质量提高的瓶颈。为了提高冷轧带钢的板形质量，越来越多的冷轧带钢生产企业开始增加板形测量装置来在线检测带钢出口板形，再将目标板形与测量板形之间的偏差传送给板形控制系统，在线实时计算各板形调控机构的调节量以达到改善板形质量的目的。板形测量装置形式多种多样，按其是否与带钢接触可分为接触式和非接触式两种。接触式板形仪与非接触式板形仪相比具有测量精度高、测量信号可靠、抗干扰能力强等优点，由于冷轧生产中要求板形测量装置具有较高的测量精度和可靠性，因此各冷轧带钢生产企业通常会选择接触式板形仪作为板形测量装置。接触式板形仪型号一旦选定，其物理尺寸是不变的。另一方面，冷轧企业所生产的产品规格是受市场订单的影响而经常变化的。不断变化的产品规格，使带钢宽度和板形测量辊有效测量宽度大小经常不能一致。更糟糕的是，冷轧带钢在轧制过程中会发生跑偏现象，而板形测量辊中心线相对于轧机中心线也存在偏移。这种情况下，即使是同一规格带钢，由于带钢跑偏以及测量辊中心位置偏移的发生，其在板形测量辊上的覆盖状况也会发生改变。带钢在板形测量辊上的覆盖状况最终会影响到板形仪有效测量区域沿宽度方向上的分布和大小。板形测量值的最终用户是板形控制系统，因此它需要满足板形控制系统对板形测量的要求。对于某一规格的冷轧带钢，板形控制系统会沿带钢宽度方向取一组特殊点作为板形特征点(通常情况下板形特征点的个数要小于板形仪有效测量区域的个数，因此可以称之为对板形测量信号的降阶处理)，用有限个板形特征点的板形值来表示带钢沿宽度方向上的板形值。在板形控制系统投入运行时，它需要实时获得这些板形特征点的板形值来在线计算各板形调控机构的调节量。但是，实际带钢生产过程中会存在带钢宽度与板形仪测量辊宽度大小不一致、冷轧过程中带钢跑偏以及测量辊中心位置偏移等不利因素；另外， 已有的板形信号降阶处理方法没有很好的匹配板形仪有效测量区域中心点与板形特征点之间的位置关系。因此，如果不考虑这些不利因素而直接将板形仪测量信号进行传统的降阶处理后传送给板形控制系统，所得到的由板形特征点表示的板形值与带钢实际板形值之间会存在较大偏差，严重违背了板形控制系统对板形测量值有较高精度要求的基本原则。冷轧板形控制技术一直为国外公司所垄断而导致进口冷轧板形控制系统价格昂贵，即使高价进口后由于不掌握核心技术在产品变规格后不能保证系统良好运行，因此进行冷轧板形控制核心技术的国产化研发势在必行。
基于以上事实，研发具有在线自动计算功能的冷轧带钢板形测量信号测量值的降阶处理方法，克服带钢宽度与板形仪测量辊宽度大小不一致、冷轧过程中带钢跑偏以及测量辊中心位置偏移等不利因素，为板形控制系统提供高精度的板形测量信号，适应冷轧板形控制系统的技术要求，最终提高冷轧带钢板形质量，是非常重要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种冷轧带钢板形测量信号测量值的降阶处理方法，该处理方法考虑了冷轧带钢生产中会经常遇到的带钢宽度与板形仪测量辊宽度大小不一致、冷轧过程中带钢跑偏以及测量辊中心位置偏移等不利因素，准确确定了板形仪有效测量区域中心点的位置坐标，可以自动匹配好板形仪有效测量区域中心点与板形特征点之间的位置关系，最终插值计算出高精度的各板形特征点处的板形值。为实现高精度的板形闭环控制提供了必需的前提条件。本发明解决其技术问题采用以下的技术方案本发明提供的冷轧带钢板形测量信号测量值的降阶处理方法，具体是根据冷轧带钢的产品规格和后续板形控制算法对板形信号的要求来确定沿带钢宽度方向上板形特征点的数目和位置坐标；考虑冷轧带钢生产中会经常遇到的带钢宽度与板形仪测量辊宽度大小不一致、冷轧过程中带钢跑偏以及测量辊中心位置偏移等不利因素，准确确定了板形仪有效测量区域中心点的位置坐标，可以自动匹配好板形仪有效测量区域中心点与板形特征点之间的位置关系，最终插值计算出高精度的各板形特征点处的板形值，为实现高精度的板形闭环控制提供了必需的前提条件。本发明提供的冷轧带钢板形测量信号测量值的降阶处理方法在解决其技术问题时采用的技术方案包括以下步骤1.确定板形仪有效测量区域中心点及其对应的在带钢宽度方向上的位置坐标根据冷轧带钢的产品规格和后续板形控制算法对板形信号的要求来确定沿带钢宽度方向上板形特征点的数目和位置坐标。产品规格提供了带钢的宽度信息，后续板形控制算法对板形测量系统所能提供的板形测量值的数目和归一化相对位置坐标提出了要求。先假设带钢宽度为Lmm，后续板形控制算法在计算时需要板形测量系统提供m个板形测量值，而且这m个板形测量值的归一化相对位置坐标向量为[X1 X2 Λ ι]，这里有0 < X1 < X2 < A < Xffl^1 < Xffl < I0于是，可以确定沿带钢宽度方向上板形特征点的数目为 m个，且其沿带钢宽度方向从操作侧到传动侧的位置坐标计算公式为Ly1 y2 A ym] = [Lx1 Lx2 A LxJ,然后假设Δ为带钢跑偏量，δ为板形仪测量辊中心位置偏差量，且均以偏向操作侧为正，偏向传动侧为负。板形仪测量辊宽测量区域宽度为wb，窄测量区域宽度为WS，以板形仪测量辊中心线为基准其左右两侧各有Nb个宽测量区域，其余为窄测量区域。在对边部覆盖长度进行有效性检验时，对于板形仪测量辊宽测量区域时的临界值为Bi，窄测量区域时的临界值为B2。通过分析实际生产中各个物理量之间的关系，可以将本步骤的计算分为以下四种情况1)当 + lA-qsMx—时，带钢宽度方向上的两端均落在板形仪的宽测量区域内。此时以板形仪测量辊中心线为基准，靠近操作侧的板形仪测量辊受带钢覆盖的宽测量区域个数为nfl = ceil\-，
y wb J式中，ceil(·)为取整函数，函数运算规则为取值为大于自变量的最小的整数。而靠近传动侧的板形仪测量辊受带钢覆盖的宽测量区域个数为 nfr = ceili八 + <^ 1。
\ wb J靠近操作侧且受带钢覆盖的最外侧测量区域的带钢覆盖长度为widthleft = ^· + Α-δ-(nfl-\)xwb。靠近传动侧且受带钢覆盖的最外侧测量区域的带钢覆盖长度为widthright = ^--Α + δ - {nfr -\)xwb。对边部覆盖长度进行有效性检验，若大于临界值则该边部测量区域测量值有效， 否则舍弃它；继而确定有效测量区域对应的在带钢宽度方向上的位置坐标a)若widthleft > Bl和widthright > Bl同时成立，最外侧两个带钢不完全覆盖区域测量值均有效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为z(l) = widthleft/2,ζ (2) = widthleft+wb/2,。z(i) = z(i-l)+wb,3 彡 i 彡 nfl+nfr-1ζ (nfl+nfr) = ζ (nfl+nfr-1)+wb/2+widthright/2,b)若widthleft < Bl和widthright > Bl同时成立，靠近操作侧的带钢不完全覆盖区域测量值无效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr-Ι个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为z(l) = widthleft+wb/2,ζ (i) =z (i-1) +wb，2 彡 i 彡 nfl+nfr-2。ζ (nfl+nfr-1) = ζ (nfl+nfr-2)+wb/2+widthright/2,c)若widthleft > Bl和widthright < Bl同时成立，靠近传动侧的带钢不完全覆盖区域测量值无效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr-Ι个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为z(l) = widthleft/2,ζ (2) = widthleft+wb/2,。ζ (i) =z (i-1) +wb，3 彡 i 彡 nfl+nfr-1d)若widthleftS Bl和widthrightS Bl同时成立，最外侧两个带钢不完全覆盖区域测量值均无效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr-2个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为
z(l) = widthleft+wb/2,。ζ (i) =z (i-1) +wb，2 彡 i 彡 nfl+nfr-权利要求
1.一种冷轧带钢板形测量信号测量值的降阶处理方法，其特征在于根据冷轧带钢的产品规格和后续板形控制算法对板形信号的要求来确定沿带钢宽度方向上板形特征点的数目和位置坐标；考虑冷轧带钢生产中会经常遇到的带钢宽度与板形仪测量辊宽度大小不一致、冷轧过程中带钢跑偏以及测量辊中心位置偏移等不利因素，准确确定了板形仪有效测量区域中心点的位置坐标，可以自动匹配好板形仪有效测量区域中心点与板形特征点之间的位置关系，最终插值计算出高精度的各板形特征点处的板形值，为实现高精度的板形闭环控制提供了必需的前提条件。
2.根据权利要求1所述的冷轧带钢板形测量信号测量值的降阶处理方法，其特征是采用包括以下步骤的方法(1)确定板形仪有效测量区域中心点及其对应的在带钢宽度方向上的位置坐标 先假设带钢宽度为Lmm，后续板形控制算法在计算时需要板形测量系统提供m个板形测量值，而且这m个板形测量值的归一化相对位置坐标向量为[Xl x2 Λ ι]，这里有0<Xl < X2 < A < Xffl^1 <xffl< 1 ；于是，沿带钢宽度方向从操作侧到传动侧的位置坐标计算公式为[yi y2 Λ ym] = [Lx1 Lx2 A LxJ,然后假设△为带钢跑偏量，S为板形仪测量辊中心位置偏差量，且均以偏向操作侧为正，偏向传动侧为负；板形仪测量辊宽测量区域宽度为wb，窄测量区域宽度为WS，以板形仪测量辊中心线为基准其左右两侧各有Nb个宽测量区域，其余为窄测量区域；在对边部覆盖长度进行有效性检验时，对于板形仪测量辊宽测量区域时的临界值为Bi，窄测量区域时的临界值为B2 ；通过分析实际生产中各个物理量之间的关系，按下述方法确定所述位置坐标1)当| +时，带钢宽度方向上的两端均落在板形仪的宽测量区域内，此时以板形仪测量辊中心线为基准，靠近操作侧的板形仪测量辊受带钢覆盖的宽测量区域个数为
3.根据权利要求2所述的冷轧带钢板形测量信号测量值的降阶处理方法，其特征是步骤1)中，按照下述步骤确定有效测量区域对应的在带钢宽度方向上的位置坐标a)若widthleft > Bl和widthright > Bl同时成立，最外侧两个带钢不完全覆盖区域测量值均有效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为z(l) = widthleft/2,ζ(2) = widthleft+wb/2,ζ (i) =z (i-1) +wb，3 彡 i 彡 nfl+nfr-1ζ (nfl+nfr) = ζ (nfl+nfr-1)+wb/2+widthright/2,b)若widthleftSBl和widthright > Bl同时成立，靠近操作侧的带钢不完全覆盖区域测量值无效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr-Ι个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为z(l) = widthleft+wb/2,ζ (i) =z (i-1) +wb，2 ≤ i ≤ nfl+nfr-2；ζ (nfl+nfr-1) = ζ (nfl+nfr-2)+wb/2+widthright/2,c)若widthleft> Bl和widthrightS Bl同时成立，靠近传动侧的带钢不完全覆盖区域测量值无效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr-Ι个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为z(l) = widthleft/2,ζ(2) = widthleft+wb/2,；ζ (i) =z (i-1) +wb，3 ≤ i ≤ nfl+nfr-1d)若widthleftSBl和widthrightS Bl同时成立，最外侧两个带钢不完全覆盖区域测量值均无效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr-2个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为e)若widthleft^ Bl和widthright ^ Bl同时成立，最外侧两个带钢不完全覆盖区域测量值均无效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr-2个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为z(l) = widthleft+wb/2,Z (i) =Z (i-1) +wb，2 ≤ i ≤nfl+nfr-2
4.根据权利要求2所述的冷轧带钢板形测量信号测量值的降阶处理方法，其特征是步骤2)中，按照下述步骤确定有效测量区域对应的在带钢宽度方向上的位置坐标a)若widthleft>B2和widthright > Bl同时成立，最外侧两个带钢不完全覆盖区域测量值均有效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为z(l) = widthleft/2,ζ(2) = widthleft+ws/2,z(i) = z(i-l)+ws,3 ( i ( nfl-Nb,ζ (nfl-Nb+l) = ζ (nfl-Nb) +ws/2+wb/2,z(i) = z(i-l)+wb, nfl-Nb+2 ≤i ≤ nfl+nfr-1 ζ (nfl+nfr) = ζ (nfl+nfr-1)+wb/2+widthright/2,b)若widthleft和widthright > Bl同时成立，靠近操作侧的带钢不完全覆盖区域测量值无效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr-Ι个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为ζ ⑴=widthleft+ws/2,z(i) = z(i-l)+ws，2 ≤ i ≤ nfl-Nb-l，ζ (nfl-Nb) = ζ (nfl-Nb-l) +ws/2+wb/2,；z(i) = z(i-l)+wb, nfl-Nb+l 彡 i 彡 nfl+nfr-2 ζ (nfl+nfr-1) = ζ (nfl+nfr-2)+wb/2+widthright/2,c)若widthleft>B2和widthrightS Bl同时成立，靠近传动侧的带钢不完全覆盖区域测量值无效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr-Ι个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为z(l) = widthleft/2, ζ(2) = widthleft+ws/2,z(i) = z(i-l)+ws，3 彡 i 彡 nfl-Nb，；ζ (nfl-Nb+l) = ζ (nfl-Nb) +ws/2+wb/2,z(i) = z(i-l)+wb, nfl-Nb+2 彡 i 彡 nfl+nfr-1d)若widthleft和widthrightS Bl同时成立，最外侧两个带钢不完全覆盖区域测量值均无效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr-2个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为ζ ⑴=widthleft+ws/2,z(i) = z(i-l)+ws,2 彡 i 彡 nfI-Nb-I,ζ (nfl-Nb) = ζ (nfl-Nb-l) +ws/2+wb/2,z(i) = z(i-l)+wb, nfl-Nb+l 彡 i 彡 nfl+nfr-2
5.根据权利要求2所述的冷轧带钢板形测量信号测量值的降阶处理方法，其特征是步骤3)中，按照下述步骤确定有效测量区域对应的在带钢宽度方向上的位置坐标a)若widthleft> Bl和widthright > B2同时成立，最外侧两个带钢不完全覆盖区域测量值均有效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为z(l) = widthleft/2, ζ(2) = widthleft+wb/2, ζ ⑴=z (i-1) +wb，3 彡 i 彡 nfl+Nb, ζ (nfl+Nb+l) = ζ (nfl+Nb) +ws/2+wb/2, z(i) = z(i-l)+ws, nfl+Nb+2 ( i ( nfl+nfr-1 ζ (nfl+nfr) = ζ (nfl+nfr-1)+ws/2+widthright/2,b)若widthleftSBl和widthright >B2同时成立，靠近操作侧的带钢不完全覆盖区域测量值无效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr-Ι个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为z(l) = widthleft+wb/2,z(i) = z(i-l)+wb,2 彡 i 彡 nfl+Nb-l,ζ (nfl+Nb) = ζ (nfl+Nb-l) +ws/2+wb/2,；z(i) = z(i-l)+ws, nfl+Nb+l 彡 i 彡 nfl+nfr-2ζ (nfl+nfr-1) = ζ (nfl+nfr-2)+ws/2+widthright/2,c)若widthleft> Bl和widthright 同时成立，靠近传动侧的带钢不完全覆盖区域测量值无效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr-Ι个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为z(l) = widthleft/2,ζ(2) = widthleft+wb/2,ζ (i) =z (i-1) +wb, 3 ^ i ^ nf 1+Nb,；ζ (nfl+Nb+l) = ζ (nfl+Nb) +ws/2+wb/2,z(i) = z(i-l)+ws, nfl+Nb+2 ( i ( nfl+nfr-1d)若widthleft ^ Bl和widthright ^ B2同时成立，最外侧两个带钢不完全覆盖区域测量值均无效，因此板形仪有效测量区域为nfl+nfr-2个，它们在带钢宽度方向上的位置坐标为z(l) = widthleft+wb/2,z(i) = z(i-l)+wb,2 彡 i 彡 nfl+Nb-l,οZ (nfl+Nb) = Z (nfl+Nb-l) +ws/2+wb/2,z(i) = z(i-l)+ws, nfl+Nb+l 彡 i 彡 nfl+nfr-2
6.根据权利要求2所述的冷轧带钢板形测量信号测量值的降阶处理方法，其特征是步骤O)中，所述矩阵M的计算步骤包括步骤1 令i = 1和j = 1，获取板形仪有效测量点ζ⑴和ζ (η)； 步骤2 比较yi与ζ (1)和ζ (η)的大小关系，若yi彡ζ (1)则令Mli = M2i = 1 ；若yi彡ζ (η) 则令 Mli = M2i = η ；步骤3 比较yi与ζ (j)和ζ (j+Ι)之间的大小关系，如果有yi < ζ (j)或者yi > ζ (j+1) 成立，则令j = j+1，直到得到的j使得z(j)彡Yi ^ ζ (j+1)成立；步骤4 在步骤3获得满足条件的j后给Mli和M2i赋值=Mli = j, M2i = j+1 ； 步骤5 令i = i+1 ；若有i彡m则转至步骤2，否则，结束计算。
7.权利要求1至6中任一权利要求所述方法的用途，其特征是该方法在提高冷轧带钢产品中的冷轧带钢板形的质量中的应用。
全文摘要
本发明涉及冷轧带钢板形测量信号测量值的降阶处理方法，具体是根据冷轧带钢的产品规格和后续板形控制算法对板形信号的要求来确定沿带钢宽度方向上板形特征点的数目和位置坐标；考虑冷轧带钢生产中会经常遇到的带钢宽度与板形仪测量辊宽度大小不一致、冷轧过程中带钢跑偏以及测量辊中心位置偏移等不利因素，准确确定了板形仪有效测量区域中心点的位置坐标，可以自动匹配好板形仪有效测量区域中心点与板形特征点之间的位置关系，最终插值计算出高精度的各板形特征点处的板形值，为实现高精度的板形闭环控制提供了必需的前提条件。本发明具有在线自动降阶处理的功能，可以有效消除所述不利因素，为提高冷轧带钢板形质量打下基础。
文档编号B21B38/02GK102366764SQ20111026918
公开日2012年3月7日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者解相朋, 赵菁 申请人:中冶南方工程技术有限公司