一种镀锌生产线镀层厚度前馈优化控制方法_3

文档序号:9763130阅读:来源:国知局
优于当代最优解,将备选解的值赋给当代最优解,重复 S5步骤,直至满足预定的优化终止条件。
[0071] S6.根据气刀距离分配算法,计算前后气刀距离设定值。
[0072] S7.根据带钢速度及气刀、测厚仪的距离L及采用周期T,判断前馈作用的点是否 已经达到测厚仪,在该作用点到达测厚仪之前的运段时间称为前馈控制时间,前馈控制期 间,判断焊缝点实时信息,若焊缝点过气刀,则根据气刀距离分配算法;后气刀设定值补偿 相应带钢厚度变化量,若速度有变化,则气刀压力相应变化来补偿速度变化量,若在此期间 都没有发生变化,则锁定气刀高度值、气刀距离值、气刀压力值,直至前馈时间。
[0073] 基于上述的前馈控制系统架构,在每个控制周期内,本发明运行流程图如图2所 示,图中各步骤的详述如下:
[0074] S101.根据Flag_ffc的值判断上一个控制周期系统是否处于前馈控制状态,如果 Flag_ffc = 化lse,则上一个控制周期为反馈控制状态,进入S102,
[0075] 否则上一个控制周期为前馈控制状态,进入S113;
[0076] S102.查询一级机,检测下一卷钢卷厚度信息,判断当前钢卷与下一卷钢卷锻层厚 度信息是否一致,如果一致,则进入S103,否则进入S109;
[0077] S103.从一级机读取当前钢卷的速度S(t),判断下面不等式是否满足 [007引 |S(t)-S(t-l) I >Se (1)
[0079] 如果满足,则进入S104;如果不满足,则结束本控制周期前馈控制计算。
[0080] S104.从一级机读取当前钢卷锻层厚度设定值Rcw(t),结合当前钢卷的速度S(t), 采用多目标寻优算法计算得到气刀距离前馈控制量Dffe(t),气刀压力前馈控制量Pffe(t)。 该多目标寻优过程具体描述如下:
[0081] 目标函数:min|CWp-Rcw(t) I,min Pffc(t),min Dffc(t)
[0082] 决策变量:Pffc(t),Dffc(t)
[008引约束条件:
[0084] Dffc(t) E [D min'D max] (2)
[00扣]Pffc(t) E [P min'P max] (3)
[0086] NNp(Dffc(t),S(t),Pffc(t))=CWp (4)
[0087] 其中,式(2)、(3)表示两个操作变量的工艺规程约束,式(4)表示神经网络预测模 块反应的带钢速度、气刀距离、气刀压力与锻层厚度之间的映射关系。上述的多目标优化问 题可W采用PS0算法、遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法求解,即可得到最优的刀距前馈控 制里Dffc_best ( t ),气刀压力自IJ 馈枉制里Pffc_best ( t ),令Dffc( t )二Dffc_best ( t ) , Pffc( t )二Pffc_best (t)然后进入S105。
[008引 S105.将标志位 Flag_f f c 置为 true DL_calc 置零,进入 S107。
[0089] S106.W带钢速度S(t)为检索项,从气刀高度前馈设定表查询气刀高度前馈设定 值曲fc(t)。进入S106。
[0090] S107.根据气刀距离分配算法,计算前后气刀距离设定值Dffc_back(t)和Dffc_ frontU)。首先,从一级机读取当前后气刀距离D_back(t)、前气刀距离D_f;ront(t)、当前钢 卷带钢厚度TH_now和下卷钢卷带钢厚度TH_next。然后,把后气刀距离0_6日。4(1:)与前气刀 距离D_front(t)之和与优化算法算得的前后气刀总距离化fe(t)作比较,算得气刀距离变化 量0_(1611:曰(1:),即:
[0091] D-delta(t) =Dffc(t)-(D_back(t)+D_f;ront(t)) (5)
[0092] 把气刀距离变化量D_delta(t)平均分配到前后气刀,则可算得前后气刀距离为:
[0093]
(6)
[0094] 当焊缝与气刀位置的距离信息L(t)满足式(13)时,则需要对后气刀距离对带钢厚 度变化进行相应补偿。根据当前钢卷带钢厚度TH_now和下卷钢卷带钢厚度TH_next,算得带 钢厚度变化量TH_del化(t),即:
[0095] TH_de 1 ta (t) = TH_next (t) -TH_now (t) (7)
[0096] 把带钢厚度补偿到后气刀距离,则可算得后气刀距离0_63〇44)为:
[0097] Dffc-back(t) =Dffc_back(t)巧 H_del1:a(t) (8)
[0098] S108.下达气刀高度前馈控制量出fc(t),气刀距离前馈控制量化fc(t),气刀压力前 馈控制量PffEW?PLC控制系统。本次控制周期计算结束。
[0099] S109.从一级机读取下一卷钢卷锻层厚度设定值Rcw_next,结合当前钢卷的速度S (t),采用多目标寻优算法计算得到气刀距离前馈控制量Dffe(t),气刀压力前馈控制量Pffc (t)。该计算过程与S104完全相同,运里不再寶述。进入S110。
[0100] S110 .从一级机读取当前钢卷锻层厚度设定值Rcw_now,并判断Rcw_now与Rcw_ next之间的关系:
[0101] Rcw_next>Rcw_now (9)
[0102] Rcw_next < Rcw_now (10)
[0103] 若Rcw_now与Rcw_next之间的关系满足式(9),则进入sill; 若Rcw_now与Rcw_next之间的关系满足式(10),则进入S112;
[0104] Sill.从一级机实时读取焊缝与气刀位置的距离信息L(t),计算
[010 引 ΔΡ = Ρ 册(t)-P(t) (11)
[0106] 根据ΔΡ的值查表确定锻层设定值预设定的距离裕量L_set,然后对下式进行判 断:
[0107] L(t)<L_set (12)
[0108] 如果满足式(5),则进入S105,否则,结束本次控制周期前馈控制计算。
[0109] S112.从一级机实时读取焊缝与气刀位置的距离信息L(t),当
[0110] L(t)=0 (13)
[0111] 时,进入S105,否则,结束本次控制周期前馈控制计算。
[0112] S113.根据带钢速度S(t)和控制周期T,累加计算前馈控制下达实施后钢卷移动过 的距离。
[0113] L_calc = L_calc+S(t)*T (14)
[0114] 对下式进行判断:
[0115] L_calc > L_measure (15)
[0116] 若满足(15)式,则进入S114,否则,进入S115。
[0117] S114.将标志位F1 ag_f f C置为化1S e,进入反馈控制计算。
[0118] S115.判断速度是否有大的跳变,即判断下面不等式是否满足
[0119] S(t)-S(t-1) I >8θ (16)
[0120] 如果满足式(16),则进入S116;如果不满足,则结束本控制周期前馈控制计算。
[0121] S116.从一级机读取当前钢卷锻层厚度设定值Rcw(t),结合当前钢卷的速度S(t), 采用多目标寻优算法计算得到气刀距离前馈控制量Dffe(t),气刀压力前馈控制量Pffe(t)。 该计算过程与S104完全相同,运里不再寶述。然后进入S106。
[0122] 此外,每隔一定的时间,系统在线采集运段时间内运行所产生的新的生产数据,筛 选出样本,对预测神经网络权重进行继续训练,更新神经网络。具体而言,采用反向传播方 法更新神经网络的权重,使预测神经网络能够学习到新的工况信息,可W自动适应系统特 征的变化。
[0123] W下W锻锋实际生产过程为例,说明本发明所取得的有益效果:
[0124] 图3中列出了采用本发明方法设计的前馈控制系统投运前和投运后对于锻层厚度 设定值变化时生产工况快速切换的效果对比。从图中可W看到,锻层厚度设定值从85g/m 2 提升到125g/V时,本发明的前馈控制系统通过提前调节气刀距离和气刀压力值,使锻层厚 度在规格切换时即达到125g/m 2,满足生产工艺要求,同时,本发明调节所用的过渡过程时 间与人工控制相比也显著缩短。与之相比,人工控制无法在锻层规格切换时调节到位,导致 125g/m 2卷头部锻层厚度小于设定值,产品质量不达标。而当锻层厚度设定值即将从125g/m2 下降到85g/m2时,本发明的前馈控制系统在锻层规格改变时立即调节气刀距离和气刀压 力,比人工控制调
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