专利名称：：双ucm平整机组基于机理模型的板形参数在线设定方法
技术领域：
：本发明涉及一种平整生产工艺技术，特别涉及一种基于机理模型的双六辊UCM机型平整机组1#、2#机架弯辊与窜辊等板形参数在线快速设定方法。
背景技术：
：附图1为双六辊UCM机型平整机组的生产工艺及设备布置示意图。如附图1所示，带材1从开巻机2巻出后送至机架，经过两个机架的轧制，带材1达到规定的厚度并被送至巻取机3回巻。每个机架的轧辊包括工作辊4和中间辊5以及支撑辊6，工作辊与带材表面直接接触。如附图2所示，为了控制板形，在轧制过程中，1#、2財几架具有工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊窜动等部分的板形控制手段。参考附图2及UCM平整机的设备特征可以知道，对于双六辊UCM机型的平整机组而言，其板形参数的设定实际上包括l財几架中间辊窜动量的设定、2財几架中间辊窜动量的设定以及l共机架工作辊弯辊力的设定、ltt机架中间辊弯辊力的设定、2財几架工作辊弯辊力的设定、2財几架中间辊弯辊力的设定等六个部分。为了保证产品的板形质量并充分发挥出所有板形参数的潜力，以上六个参数在设定过程中必须综合协调设定，而不能采用单独考虑单独设定的方法。对于这么一个六个参数的多维寻优问题，在离线分析时，可以有很多算法，如Powell法、牛顿迭代法等等。但是，作为一个工程上用于在线设定的参数计算过程，上述优化方法是不可行的。其主要原因就是计算速度太慢，计算时间不能满足在线设定要求。以powell法为例，由于优化过程中需要多次搜索，相应的多次调用由金属模型与辊系变形模型相迭代的板形模型，所以按照目前的普通工控机的计算速度，完成双UCM机型的平整机组六个板形参数的特定寻优过程所需要的时间将达到30个小时以上。而现场一般是在当前钢巻开始轧制时对下一巻带钢板形参数设定值进行计算，当前巻轧制完毕就必须给出下一巻带钢的板形参数设定值。整个计算寻优计算过程一般要求控制在5分钟之内完成，而且计算结果必须稳定。所以以往现场对于板形参数的在线设定很少有基于机理模型的，一般都是采用经验与表格相结合的方法，造成产品质量波动较大。这样，如何实现双UCM机型平整机组的板形参数快速设定，使之能够在线应用就成为现场攻关的重点。
发明内容为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种双UCM平整机组基于机理模型的板形参数在线设定方法，该方法充分结合双UCM机型平整机组生产工艺特点，将板形控制参数分成以中间辊窜动量为主的静态参数与以弯辊力为主的动态参数两种，在引入综合窜辊系数与综合弯辊系数两个参数的基础上，将板形参数的求解过程分解成粗算与精算两个部分，在满足工程上对板形参数的实际设定精度要求的前提下，实现了板形参数的在线快速设定。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种双UCM平整机组基于机理模型的板形参数在线设定方法，包括以下步骤(a)收集双六辊UCM机型平整机组的设备参数，主要包括1#和2#机架工作辊直径Dw、Dw2;1弁和2弁机架中间辊直径Z^、D2;1#和2#机架支撑辊直径化、A2;l弁机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布值A^,、AA、2弁机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布AD^、AD2m,、AD2fo;1#和2#机架工作辊辊身长度；；1#和2#机架中间辊辊身长度^;1#和2#机架支撑辊辊身长度Z^1#和2#机架工作辊压下螺丝中心距/;1#和2弁机架中间辊压下螺丝中心距/"1#和2#机架支撑辊压下螺丝中心距/6;1#机架中间辊许用最大窜动量《_;2#机架中间辊许用最大窜动量《_;1#机架工作辊与中间辊的最大与最小弯辊力《_、S,-_、《_、&2#机架工作辊与中间辊的最大与最小弯辊力S2:狀、,、&+mmax、(b)收集待快速在线设定的带材关键轧制工艺参数，主要包括带材来料的厚度横向分布值A;来料板形的横向分布值A;带材的宽度^;平均后张力r。；平均中张力7;;平均前张力7;;延伸率设定值s。；机架间延伸率分配系数；(c)对相关板形参数进行粗算，包括以下步骤-cl)定义初始目标值F。，并将F。赋一个非常大的值，如令F。^01。。同时，给定工程上所允许的板形与辊耗综合控制目标函数最大值F^。引入综合窜辊系数A与综合弯辊系数义2两个变量；c2)给定综合弯辊系数的初始值;1'2=0.5;C3)令义2=义'2，同时定义中间变量、，并令&=0;C4)给定搜索步长A^^,/d、，令A^A;A;50(丄加—if)c5)计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值A=FW;c6)判断不等式F^F^，若成立，直接输出当前A、A作为最优值，结束计算；c7)判断不等式F^F。是否成立？如果成立，则令F。-巧，^=^+1，转入步骤c8。如果不成立，则令&=*1+1，直接转入步骤c8;c8)判断不等式yt^50(^-5)是否成立，如果成立，则转入步骤c4;否则，令^=《，转入步骤c9;c9)定义中间变量^，并令&=0;Cl0)给定搜索步长厶2=0.05，令义2=、~;Cll)计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值c12)判断不等式F^&m，若成立，直接输出当前A、A作为最优值，结束计算；c13)判断不等式F^F。是否成立？如果成立，则令F。-巧，《=A2，*2=yt2+l，转入步骤cl4。如果不成立，则令&=&+1，直接转入步骤cl4;c14)判断不等式^^20是否成立，如果成立，则转入步骤clO;否则，令义2=《，转入步骤C15;Cl5)判断不等式|义2-义'2|《0.05是否成立，如果成立则转入步骤C16;否则令"2=;12，转入步骤C3;c16)输出A、义2的值，作为粗算结果，完成粗算过程。(d)对相关板形参数进行精算，包括以下步骤dl)定义各个机架的中间辊窜辊系数A,.以及各个机架中间辊与工作辊的弯辊系数;^,、A2m,，同时定义中间变量&2，并令、2=0;d2)给定搜索步长2二0.02A，令4=0.8W12;d3)令A^A、WW计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值《^F(义)，转入步骤d4;d4)判断不等式iT^^m，若成立，直接输出当前乜、^、A2w,、义^作为最优值，结束计算，否则转入步骤d5;d5)判断不等式F—尸。是否成立？如果成立，则令F。-《，4=4，&2=A:12+1，转入步骤d6。如果不成立，则令^=、2+1,直接转入步骤d6;d6)判断不等式^^20与^".0是否同时成立，如果成立，则转入步骤d2;否则，令^=4，完成《的精算过程，开始4的精算过程；d7)定义中间变量^，并令^=0;d8)给定搜索步长An=0.024，令^n=0.84d9)令^=;12、A2mi=;i2，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值巧=尸(1)，转入步骤dl0;d10)判断不等式F,F腿，若成立，直接输出当前^、4、义w、义2,作为最优值，结束计算，否则转入步骤dll;dll)判断不等式F^F。是否成立？如果成立，则令^=《，4=4，^=ail+l，转入步骤dl2。如果不成立，则令^=&11+1，直接转入步骤dl2;dl2)判断不等式/^S20与/^^.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤d8;否则，令A,4，完成《的精算过程，开始;i^的精算过程；dl3)定义中间变量^^，并令^2=0;d14)给定搜索步长A^-0.02;i2，^2w2=0.8A2+A:di5)令;^1=义2、；i2m,=A2，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值巧F(Z)，转入步骤dl6;di6)判断不等式/^/^，若成立，直接输出当前4、^、i,、i,作为最优值，结束计算，否则转入步骤dl7;d17)判断不等式巧<尸。是否成立？如果成立，则令F。-《，4w2=A2w2，l2=Ul，转入步骤d18。如果不成立，则令^2=^2+1，直接转入步骤dl8;dl8)判断不等式)^"20AM^1.0与是否同时成立，如果成立，则转入步骤dl4;否则，令^2=《2，完成42的精算过程，开始义22的精算过程;(119)定义中间变量^2，并令krO;d20)给定搜索步长~2=0.02;12，令;^2=0.8;12+^2厶2;2;d21)令;^1=义2、；i2ml=A2，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值F,F(I)，转入步骤d22;d22)判断不等式F^&狀，若成立，直接输出当前^、^、A2wi、义2,作为最优值，结束计算，否则转入步骤d23;d23)判断不等式巧<"是否成立？如果成立，则令^=巧，；t;m2=/i22，^2=^2+1，转入步骤d20。如果不成立，则令^d2+l，直接转入步骤d24;d24)判断不等式i^2^20与;^2".0是否同时成立，如果成立，则转入步骤d21;否则，令义22=42,完成A^的精算过程，开始义m的精算过程；d25)定义中间变量、^并令A:^=0;d26)给定搜索步长A^=0.02义2，令义m=0.8义2+*2w2A2wl;d27)令;^,A，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值i^F(JO，转入步骤d28;d28)判断不等式F^F^，若成立，直接输出当前&、^、l、；作为最优值，结束计算，否则转入步骤d28;d29)判断不等式《<&是否成立？如果成立，则令F。F,，4^=A2wl，^一^m+1，转入步骤d30。如果不成立，则令^一U1，直接转入步骤d31;d30)判断不等式l^20与4^1.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤d26;否则，令4^义U，完成A^的精算过程，开始A^的精算过程；d31)定义中间变量^^，并令^^0;d32)给定搜索步长A^-0.02;i2，令、2^0.8;i2+^^A2^d33)计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值F1=/^Y)，转入步骤d34;d34)判断不等式F^i^，若成立，直接输出当前^、A。A2w,、4,作为最优值，结束计算，否则转入步骤d35;d35)判断不等式《<尸。是否成立？如果成立，则令&=巧，；^-;^，^u^^+l，转入步骤d36。如果不成立，则令L一k,+l，直接转入步骤d36;d36)判断不等式^^20与;^^1.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤d32;否则，令义m:;iL，完成;^,的精算过程；d37)输出4、a。Am、；l2,，结束整个精算过程。(e)根据4、Aw,、义^计算出相应的平整机组1#、2#机架中间辊的窜动量《,《以及工作辊与中间辊弯辊力U,5lM,&，并在机组上实现在线设定。在步骤cl中，考虑到对于UCM机型的平整机组而言，尽管中间辊的窜动可以有效的改善板形，但是随着中间辊窜动量的增加，辊间压力横向分布的不均匀程度也随之增加，辊耗也增加。现场为了提高生产效率，减少由于换辊而带来的附加作业时间，总希望两个机架的轧辊尽量按照相同的速度来磨损，以实现两个机架能够同时换辊。而不希望两个机架轧辊磨损差异太大，从而增加现场停机换辊的时间。这样，与之对应就希望双UCM机型的平整机组1#与2#机架中间辊的窜动量能够尽可能的保持一致，所以才引入综合窜辊系数这一变量。综合窜辊系数a与窜辊量之间的关系如下式中..；-中间辊的辊身长度。在步骤cl中，考虑到充分发挥双UCM平整机组各个部分的弯辊对板形的控制能力，要求各个部分弯辊力的相对余量均匀而不希望在设定过程中出现某个部分弯辊力偏高甚至满负荷运行而另外几个部分的弯辊力则较小，以免影响弯辊缸的使用寿命而且也使得偏高部分弯辊力没有调节的余地。基于这一控制思想，所以引入一个综合弯辊系数的变量。综合弯辊系数^与弯辊力之间的关系如下*^2w=S2wmax+C^2wmax一《2wmax)^2m=S^mmax+^70^2mmax一S2mmax),式中^w腿、—1#与2#机架工作辊设备所允许的最大与最小弯辊力；(_、S2+mmax、Srm_、S2-_—1#与2#机架中间辊设备所允许的最大与最小弯辊力。在步骤c5中，所述板形与辊耗综合控制目标函数F(X)可以定义为式中^,一出口张力分布值；t^一出口平均张力；a—加权系数；g(0)—l#、2#机架4个辊间压力分布均匀程度的函数；其中，g(g)=/g[匿l')—minl'"i"[max(Q油)-min(U],1丄-fO2丄f(9[max(U—minipi;十a—丄込mw''—1込W,D〗A,HA—加权系数，且A+A+A+A";上式中，等式右侧第一项为出口张力差值情况，反映板形的好坏；第二项为机架间辊间压力沿横向分布均匀程度，其大小反映辊间压力尖峰分布情况。在步骤dl中，中间辊窜辊系数A,与窜辊量的关系如下丄一5~《=Ai^=不224-丑2步骤di中，中间辊与工作辊的弯辊系数;iw、义^与弯辊之间的关系如下*^lm=^lmmax+义2/10^1/1113\—^lmmax)*^2w=*^2wmax+/^2w2(S2wmax—^^wmax)本发明的有益效果是该发明的最大创新在于首次提出了一套工程上实用的板形参数快速设定方法，使得基于机理模型的板形参数设定技术能够在线应用，并能满足工程上的精度需求，有效的保证了成品的板形质量与轧辊的使用寿命及弯辊缸的使用寿命。通过以下结合附图对本发明较佳实施例的描述，可以进一步理解本发明的目的、特征和优点，其中图1是双六辊UCM机型平整机组的生产工艺及设备布置示意图；图2是UCM平整机板形控制手段示意图3是基于机理模型的双UCM平整机组板形参数在线设定简要总流程图4是基于机理模型的双UCM平整机组板形参数在线设定粗算计算流程图5是基于机理模型的双UCM平整机组板形参数在线设定精算计算流程图6是基于机理模型的双UCM平整机组板形参数在线设定总流程图。具体实施例方式以下借助附图描述本发明的较佳实施例实施例1图6是按照本发明的双UCM平整机组基于机理模型的板形参数在线设定总流程图。现以来料牌号为SPCC、规格为0.30mmX850画、变形抗力为350MPa的带钢为例，借助于图6来描述特定钢种与规格的带钢在特定双六辊UCM机型平整机组上的基于机理模型的板形参数设定过程与设定结果以及相关效果。首先，在步骤1中，收集特定双六辊UCM机型平整机组的设备参数，主要包括l弁和2存机架工作辊直径Aw-425mm、Dw2=450mm;1#和2#机架中间辊直径A^,460mm、Z^二473mm;1#和2#机架支撑辊直径=1096mm、/^2=1150麵；1#机架工作辊与中间辊以及支撑辊都采用平辊，即辊型分布值AAw,O、ADlm,.=0、AAfe=0;2#机架工作辊与中间辊以及支撑辊也采用平辊，即辊型分布值AAw,-O、AD2m,=0、AZ)2W=0;1#和2#机架工作辊辊身长度；=1.2附；1弁和2#机架中间辊辊身长度丄=1.2柳；1#和2#机架支撑辊辊身长度Z一1.2m;1#和2#机架工作辊压下螺丝中心距^=2560附/;1#和2#机架中间辊压下螺丝中心距/^2560騰；1#和2#机架支撑辊压下螺丝中心距/6=2560Wm;1#机架中间辊许用最大窜动量《_=300附附；2#机架中间辊许用最大窜动量《_=300附附；1#机架工作辊与中间辊的最大与最小弯辊力《隨=392餅、&隨=-176题、《max=480i3V、S「mmm=0;2#机架工作辊与中间辊的最大与最小弯辊力&+，)(-392，、176，、&+_=480餅、S2;nmax-o，随后，在步骤2中，收集待综合设定的带材关键轧制工艺参数，主要包括带材来料的凸度横向分布值(AHi"(O，1.75，3.25，4.54，5.62，7.28，7.90，8.41,8.8，9.13，9.58，9.72，9.83，9.9，9.96，9.99，10，9.99，9.96，9.9，9.83，9.72，9.58，9.13，8.8，8.41，7.90，7.28，5,62，4.54，3,25，1.75，0};来料板形认为良好，其横向分布值丄,=0;带材的宽度5=0.85附；平均后张力7;-35M/7fl;平均中张力7;-70M;^;平均前张力=35M;a;延伸率设定值s。=1.5%;机架间延伸率分配系数《=0.667;随后，在步骤3中，给定板形目标函数的初始设定值F。^.0x101。，给定工程上所允许的板形与辊耗综合控制目标函数最大值F^=0.05，引入综合窜辊系数A与综合弯辊系数A两个变量，使得《=《=^^^=0.175^，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage20</formula>随后，在步骤4中，给定综合弯辊系数的初始值;1'2=0.5;随后，在步骤5中，令义2=;1'2=0.5，同时定义中间变量&，并令&=0;随后，在步骤6中，给定搜索步长A^^/D、=0.057，令A-A;A二0;随后，在步骤7中，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值巧=尸("=0.78;随后，在步骤8中，判断不等式,^^_=0.05，若成立，直接输出当前&=0、义2=0.5作为最优值，结束计算；随后，在步骤9中，判断不等式《<^是否成立？如果成立，则令F。=《，《=4，^=、+1，转入步骤IO。如果不成立，则令^=^+1，直接转入步骤10;随后，在步骤10中，判断不等式^250(、-5)-17.5是否成立，如果成立，则转入步骤6;否则，令;i^《，转入步骤ll;随后，在步骤11中，定义中间变量、，并令&=0;随后，在步骤12中，给定搜索步长么2=0.05，令义2=*^2=0;随后，在步骤13中，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值巧==0.45;随后，在步骤14中，判断不等式《^_=0.05，若成立，直接输出当前A、义2作为最优值，结束计算；随后，在步骤15中，判断不等式F^F。是否成立？如果成立，则令&=巧，A'2=A2，&=&+1，转入步骤16。如果不成立，则令^=&+1，直接转入步骤16;随后，在步骤16中，判断不等式&s20是否成立，如果成立，则转入步骤12;否则，令义2=,2,转入步骤17;随后，在步骤17中，判断不等式lA-;i、ho.o5是否成立，如果成立则转入步骤18;否则令"2=;12，转入步骤5;随后，在步骤18中，输出A=0.627、义2=0.45的值，作为粗算结果，完成粗算过程；随后，在步骤19中，定义中间变量*12，并令、2=0;同时定义各个机架的中间辊窜辊系数^以及各个机架中间辊与工作辊的弯辊系数a^、a2m,满足下式《=^^^=0.175^&=不2丄":丑=0.175;^=5"「詣狀+;i2wl(S二m狀_5\—wmax)=_176+568/l2wl《2w=S2wmax+^2w2(S2wmax一S2wmax)二—176+568^2w2随后，在步骤20中，给定搜索步长A12=0.02;^=0.01254，令4=0.8W12=0.5016;卩逭后，在步马聚21中，令;L=&=0.627、；i2w,=义2=0.45、；12,.=义2=0.45，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值《=f(z)=0.21，转入步骤22;随后，在步骤22中，判断不等式^;sf^，若成立，直接输出当前^、A。Aw,、a^,作为最优值，结束计算，否则转入步骤23;随后，在步骤23中，判断不等式A〈f。是否成立？如果成立，则令f。二巧，4=4，A:12=A12+1，转入步骤24。如果不成立，贝1」令^2=^+1，直接转入步骤24;随后，在步骤24中，判断不等式^S20与^".0是否同时成立，如果成立，则转入步骤d2;否则，令^=《2=0.63954，完成&的精算过程，开始^的精算过程；随后，在步骤25中，定义中间变量^，并令、=0;随后，在步骤26中，给定搜索步长=0.02^=0.01254，令4=0.8、=0.5016;随后，在步骤27中，令义21=;i2=0.45、A2;m=义2=0.45，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值巧==0.28，转入步骤28;随后，在步骤28中，判断不等式F^F^，若成立，直接输出当前^、^n、AM、^2,作为最优值，结束计算，否则转入步骤29;随后，在步骤29中，判断不等式F,F。是否成立？如果成立，则令尸。=^，4=^，*11=^+1，转入步骤30。如果不成立，则令^-、+l，直接转入步骤30;随后，在步骤30中，判断不等式、S20与4S1.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤26;否则，令^=《,=0.57684，完成《的精算过程，开始;t^的精算过程；随后，在步骤31中，定义中间变量)^2，并令/^2=0;随后，在步骤32中，给定搜索步长A2w2=0.02义2=0.009，令A2w2=0.8;i2+A2w2A2w2=0.36;随后，在步骤33中，令^=;12=0.45、A2m,=A2=0.45，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值巧==0.23，转入步骤34;随后，在步骤34中，判断不等式F^i^-0.05，若成立，直接输出当前A2、4、义M、义^作为最优值，结束计算，否则转入步骤35;随后，在步骤35中，判断不等式F^i^^0.18是否成立？如果成立，则令尸。=《，42=、2，Ld2+1，转入步骤36。如果不成立，则令kd2+l，直接转入步骤36;随后，在步骤36中，判断不等式;^2《20;122《1.()与是否同时成立，如果成立，则转入步骤32;否则，令;^2=4^2=0.396，完成义w的精算过程，开始A^的精算过程；随后，在步骤37中，定义中间变量、M，并令、2=0;随后，在步骤38中，给定搜索步长A2ffl2=0.02义2=0.009，令A2m2=0.8;i2+A:22A22=0.36;随后，在步骤39中，令;^=;12=0.45、A2ml=A2=0.45，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值巧=JP(X)=0.22，转入步骤40;随后，在步骤40中，判断不等式F^F^，若成立，直接输出当前^、斗、义w、义h作为最优值，结束计算，否则转入步骤41;随后，在步骤41中判断不等式F^F。二0.16是否成立？如果成立，则令&=A,42=;2，Ld2+1，转入步骤38。如果不成立，则令^m2=^2+l，直接转入步骤42;随后，在步骤42中，判断不等式*2;2《20与;122^1.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤d21;否则，令4「;iL「0.477，完成;^2的精算过程，开始A^的精算过程；随后，在步骤43中，定义中间变量/t^，并令/^1=0;随后，在步骤44中，给定搜索步长A2wl=0.02义2=0.009，令A2wl=0.8;i2+A:2w2A2wl=0.36;随后，在步骤45中，令A^-A-0.45，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值巧==0.22，转入步骤44;随后，在步骤46中，判断不等式尸^^_=0.05，若成立，直接输出当前^、^、A2w,、义2,作为最优值，结束计算，否则转入步骤47;随后，在步骤47中判断不等式巧〈F。-0.12是否成立？如果成立，则令尸。=巧，4=&，U=、+1，转入步骤48。如果不成立，则令^=^+1，直接转入步骤48;随后，在步骤48中，判断不等式^^20与义^《1.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤44;否则，令;^,;iU=0.495，完成A^的精算过程，幵始;Im的精算过程；随后，在步骤49中，定义中间变量、,，并令&'=0;随后，在步骤50中，给定搜索步长A2n)1==0.009，令随后，在步骤51中，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值巧=尸("=0.13，转入步骤52;随后，在步骤52中，判断不等式巧《^_=0.05，若成立，直接输出当前^、4、Aw,、义^作为最优值，结束计算，否则转入步骤53;随后，在步骤53中，判断不等式《<^=0.09是否成立？如果成立，则令&=《，《Ml=Aml，^^=^^+1，转入步骤54。如果不成立，则令、一^u+l，直接转入步骤54;随后，在步骤54中，判断不等式^^20与;iwSl.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤50;否则，令;^-;i乙=0.432，完成;i^的精算过程；随后，在步骤55中，输出^=0.57684、^=0.63954、A2wl=0.495、/L2nil=0.432、A2w2=0.396、；i2m2=0.477，结束整个精算过程；最后，在步骤56中，根据4、A2w,、义2计算出相应的平整机组1#、2#机架中间辊的窜动量5,100.947m附,《-111.9195mm以及工作辊与中间辊弯辊力51=105.16餅、S2w=48.928i^、Slm=207.36餅、S2m=228,96A3V，并在机组上实现在线设定。最后，为了方便比较，如表l所示分别列出采用本发明所述基于机理模型的板形快速设定方法所得出的板形参数计算结果及计算时间与采用传统优化方法所计算出的板形参数计算结果及计算时间对比。表l本发明所述方法与powe11等传统优化法计算结果及时间对比项目《(mm)52(mm)&W(KN)Slm(KN)S2(KN)计算时间本发明所述方法100.947111.9195105.1648,928207.36228.9632小时powell优化方法104.242117.565117,72442.829220.221214.3241,6分钟绝对误差3.2955.645512.5646.09912,86114.636设备许用调节量300300568568480■误差占设备许用最大值的比例1.101.882.211.072.683.05通过表l可以看出，采用本发明所述方法与powell等传统优化法计算结果误差占设备许用最大值的比例在3.05%以内，完全可以满足工程精度要求。而计算时间却从32小时减少到1.6分钟，计算速度得到了很大的提高，可以从离线模拟转向在线应用。实施例2为了进一步阐述本发明的基本思想，现以来料牌号为EDDQ、规格为0.21腿X740mm、变形抗力为310Mpa的带钢为例，借助于图6来进一步描述特定钢种与规格的带钢在特定双六辊UCM机型平整机组上的板形手段综合过程与设定结果以及相关效果。首先，在步骤1中，收集特定双六辊UCM机型平整机组的设备参数，主要包括1#和2#机架工作辊直径^,=525醒、^2=550附附；1#和2#机架中间辊直径A,520mm、￡>2=523mw;1#和2#机架支撑辊直径/^=1196mm、马2=1250麗；1#机架工作辊与中间辊以及支撑辊都采用平辊，即辊型分布值AZ^,-0、AA=0、AAA,=0;2#机架工作辊与中间辊以及支撑辊也采用平辊，即辊型分布值AZ、jO、AD2m,.=0、AD2A,=0;1#和2#机架工作辊辊身长度；=1.1附；1#和2#机架中间辊辊身长度丄=1.1附；1#和2#机架支撑辊辊身长度丄广l.lm;1#和2#机架工作辊压下螺丝中心距/=2460/^;1#和2#机架中间辊压下螺丝中心距/^^2460mm;1#和2#机架支撑辊压下螺丝中心距/6=2460mm;1#机架中间辊许用最大窜动量^=250附附；2#机架中间辊许用最大窜动量^_=250附附；1#机架工作辊与中间辊的最大与最小弯辊力S+_=500/^、&max=-500勝、《_=500颜、&隨=-500题；2#机架工作辊与中间辊的最大与最小弯辊力S2+wmax=500题、S2-，x=-、随后，在步骤2中，收集待综合设定的带材关键轧制工艺参数，主要包括带材来料的厚度横向分布值(AHj—(0.00，2.07，3.80，5.21，6.36，7.28，8.01，8.58，9.01，9.34，9.58，9.75，9.87，9.94，9.99，10,00，9.99，9.94，9.87，9.75,9.58，9.34，9.01，8.58，8.01，7.28，6.36，5.21，3.80，2.07，0.00};来料板形认为良好，其横向分布值丄,=0;带材的宽度5=0.7仏；平均后张力T。二40M戸；平均中张力7;-80M戸；平均前张力7]=40M戸；延伸率设定值e。=1.5%;机架间延伸率分配系数《=0.667;随后，在步骤3中，给定板形目标函数的初始设定值F。=1.0x10'°，给定工程上所允许的板形与辊耗综合控制目标函数最大值F^=0.05，引入综合窜辊系数A与综合弯辊系数A2两个变量，使得^=&=&~i=0.18^，=S「關欲+义2(《max—S「mmax)=-500+100(U2S2=S2—wmax+/l20S2+max_S2—wmax)=_500+100(U2=S2—_ax+、(S二腿—52一關狀)=-500+100(U2随后，在步骤4中，给定综合弯辊系数的初始值;1'2=0.5;随后，在步骤5中，令义2="2=0.5，同时定义中间变量^，并令^=0随后，在步骤6中，给定搜索步长A,^/。、=0.056，令;i^M,0;50(_Lm一^6)随后，在步骤7中，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值《==0.74;随后，在步骤8中，判断不等式,^尸_=0.05，若成立，直接输出当前&=0、义2=0.5作为最优值，结束计算；随后，在步骤9中，判断不等式《〈F。是否成立？如果成立，则令F。=《，&=&+1，转入步骤IO。如果不成立，则令、=、+1，直接转入步骤10;随后，在步骤10中，判断不等式^^50(^-5)=18是否成立，如果成立，则转入步骤6;否则，令;^=《，转入步骤ll;随后，在步骤11中，定义中间变量&，并令*2=0;随后，在步骤12中，给定搜索步长么2=0.05，令;12=*^2=0;随后，在步骤13中，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值《==0.42;随后，在步骤14中，判断不等式F^^^-0.05，若成立，直接输出当前A、义2作为最优值，结束计算；随后，在步骤15中，判断不等式5<尸。是否成立？如果成立，则令丌。=巧，,2=A2，；t2=Jt2+l，转入步骤16。如果不成立，则令^=^+1，直接转入步骤16;随后，在步骤16中，判断不等式^《20是否成立，如果成立，则转入步骤12;否则，令义2=/2，转入步骤17;随后，在步骤17中，判断不等式h-义'2|、0.05是否成立，如果成立则转入步骤18;否则令"2=义2，转入步骤5;随后，在步骤18中，输出4=0.728、义2=0.55的值，作为粗算结果，完成粗算过程；随后，在步骤19中，定义中间变量*12，并令^=0;同时定义各个机架的中间辊窜辊系数4以及各个机架中间辊与工作辊的弯辊系数义&,、满足下式&=、-B=0'18;lii=srwmax+a2w1(&+wmax一srwmax)=—500+1oo(u2wl-&m=sfmmax+;i21(&+mmax—&—mmax)=—50o+ioo(U2^>s2w=s2_wmax+;i2w2(s乙腿一s2—wmax)=—500+1ooo;i2w2S2m=S2—mmax+A2m2(S2+m_—52關狀)=-500+100(U22随后，在步骤20中，给定搜索步长A12=0.02^=0.01456，令&2=0.8^+A:12A12=0.5824;随后，在步骤21中，令;1=0.728、A2w,=义2=0,45、；i2m=A=0.55，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值A==0.22，转入步骤22;随后，在步骤22中，判断不等式F^F^，若成立，直接输出当前^、A。义w、义2,作为最优值，结束计算，否则转入步骤23;随后，在步骤23中，判断不等式《<^是否成立？如果成立，则令F。-巧，《2=4，A12=A:12+1，转入步骤24。如果不成立，贝U令A^=A:12+1，直接转入步骤24;随后，在步骤24中，判断不等式^《20与^^1.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤d2;否则，令^=《2=0.75712，完成A的精算过程，开始^的精算过程；随后，在步骤25中，定义中间变量^，并令^=0;随后，在步骤26中，给定搜索步长△=0.02^=0.01456，令4=0.8Wu=0.5824;随后，在步骤27中，令l,=义2=0.55、；i2m,=义2=0.55，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值巧=/^0=0.254，转入步骤28;随后，在步骤28中，判断不等式F^F^，若成立，直接输出当前^、A。Aw,、A&,作为最优值，结束计算，否则转入步骤29;随后，在步骤29中，判断不等式《<^是否成立？如果成立，则令F。=《，4=^，&=^+1，转入步骤30。如果不成立，则令、=^+1，直接转入步骤30;随后，在步骤30中，判断不等式^^20与^^1.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤26;否贝U，令^=《,=0.69888，完成《的精算过程，开始A^的精算过程；随后，在步骤31中，定义中间变量&^，并令/^2=0;随后，在步骤32中，给定搜索步长A2w2=0.02;i2=0.011，令A2w2=0.8;i2+^w2A2w2=0.44;随后，在步骤33中，令^,=;12=0.55、义2,=义2=0.55，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值《=^(^)=0.21，转入步骤34;随后，在步骤34中，判断不等式《^_=0.05，若成立，直接输出当前A2、4、义w、Aw作为最优值，结束计算，否则转入步骤35;随后，在步骤35中，判断不等式《〈i^^0.16是否成立？如果成立，则令^=巧，《2=l2，、w2=*2w2+l，转入步骤36。如果不成立，则令kd2+l，直接转入步骤36;随后，在步骤36中，判断不等式y^2^20A^sl.0与是否同时成立，如果成立，则转入步骤32;否则，令义M=4^=0.561，完成;t^的精算过程，开始;122的精算过程；随后，在步骤37中，定义中间变量、M，并令*22=0;随后，在步骤38中，给定搜索步长A2m2=0.02;i2=0.011，令Am2=o.8;i2+n2=o.44;随后，在步骤39中，令义21^=;12=0.55、A2ml=;i2=0.55，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值巧=,("=0.21，转入步骤40;随后，在步骤40中，判断不等式《《尸_，若成立，直接输出当前4、A。Aw,、Aw作为最优值，结束计算，否则转入步骤41;随后，在步骤41中判断不等式《<,。=0.14是否成立？如果成立，则令^。=巧，42=A2m2，^2=^2+1，转入步骤38。如果不成立，则令^2=^2+1，直接转入步骤42;随后，在步骤42中，判断不等式it^S20与;^2^1.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤d21;否则，令;^2=42=0.605，完成义w的精算过程，开始A^的精算过程；随后，在步骤43中，定义中间变量^w，并令A^二0;随后，在步骤44中，给定搜索步长A2wl=0.02;i2=0.011，令A2wl=0.8义2《2A2wl=0.44;随后，在步骤45中，令^1=;12=0.55，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值巧=F(X)=0.21，转入步骤44;随后，在步骤46中，判断不等式F^F^-0.05，若成立，直接输出当前^、、、；i2lw、义2,作为最优值，结束计算，否则转入步骤47;随后，在步骤47中判断不等式^<^=0.11是否成立？如果成立，则令K=巧，=l,，U=L,+1，转入步骤48。如果不成立，则令^=L+1，直接转入步骤48;随后，在步骤48中，判断不等式^^20与A2w^l.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤44;否则，令;Lm-;I;w=0.517，完成义m的精算过程，开始;^,的精算过程；随后，在步骤49中，定义中间变量^^，并令&w-0;随后，在步骤50中，给定搜索步长A^^.02义2=0.011，令随后，在步骤51中，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值F^F(I)-0.08，转入步骤52;随后，在步骤52中，判断不等式^^,_=0.05，若成立，直接输出当前^、^、；i2w,、；12,作为最优值，结束计算，否则转入步骤53;随后，在步骤53中，判断不等式《<^。=0.07是否成立？如果成立，则令尸。=巧，4,=;^，^,=^」1，转入步骤54。如果不成立，则令L一U1，直接转入步骤54;随后，在步骤54中，判断不等式i^^20与4^1.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤50;否则，令4,4^0.462，完成义^,的精算过程；随后，在步骤55中，输出A,=0.69888、^=0.75712、A2wl=0.517、A2ml=0.462、；i2w2=0.561、A2m2=0.605，结束整个精算过程；最后，在步骤56中，根据4、Aw、；^,计算出相应的平整机组1#、2#机架中间辊的窜动量《=125.798mm,《=136.282附m以及工作辊与中间辊弯辊力51w-17i3V、S2w=61^、Slffl=-38题、52=105题，并在机组上实现在线设定。最后，为了方便比较，如表2所示分别列出采用本发明所述基于机理模型的板形快速设定方法所得出的板形参数计算结果及计算时间与采用传统优化方法所计算出的板形参数计算结果及计算时间对比。表2本发明所述方法与powe11等传统优化法计算结果及时间对比<table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>通过表l可以看出，采用本发明所述方法与powell等传统优化法计算结果误差占设备许用最大值的比例在3.82%以内，完全可以满足工程精度要求。而计算时间却从31小时减少到1.5分钟，计算速度得到了很大的提高，可以从离线模拟转向在线应用。权利要求1.一种双UCM平整机组基于机理模型的板形参数在线设定方法，其特征是包括以下步骤(a)收集双六辊UCM机型平整机组的设备参数；(b)收集待快速在线设定的带材关键轧制工艺参数；(c)相关板形参数的粗算；(d)相关板形参数的精算；(e)根据窜辊系数与弯辊系数计算出相应的平整机组1#、2#机架中间辊的窜动量以及工作辊与中间辊弯辊力，并在机组上实现在线设定。2.根据权利要求1所述的双UCM平整机组基于机理模型的板形参数在线设定方法，其特征是步骤(a)中所述双六辊UCM机型平整机组的设备参数包括1#和2#机架工作辊直径/^、Dw2;1#和2#机架中间辊直径久,、Z)m2;1弁和2財几架支撑辊直径DM、A2;W机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布值AAw,、AAm,、AD1W;2弁机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布AZ^,、AATO、AD2fc;1#和2#机架工作辊辊身长度￡"1#和2#机架中间辊辊身长度丄;1#和2#机架支撑辊辊身长度"，1#和2#机架工作辊压下螺丝中心距1;1#和2弁机架中间辊压下螺丝中心距^;1#和2#机架支撑辊压下螺丝中心距/6;1#机架中间辊许用最大窜动量《_;2#机架中间辊许用最大窜动量《_;1#机架工作辊与中间辊的最大与最小弯辊力《_、&_、《_、mmax;2#机架工作辊与中间辊的最大与最小弯辊力S2+wmax、S2-wmax、S2+max、S2-mmax。3.根据权利要求1或2所述的双UCM平整机组基于机理模型的板形参数在线设定方法，其特征是步骤(b)中所述带材关键轧制工艺参数包括带材来料的厚度横向分布值《；来料板形的横向分布值A;带材的宽度^;平均后张力r。；平均中张力7;;平均前张力《；延伸率设定值e。；机架间延伸率分配系数。4.根据权利要求1或3所述的双UCM平整机组基于机理模型的板形参数在线设定方法，其特征是步骤(C)中所述相关板形参数粗算的计算过程包括cl)定义初始目标值F。，并将F。赋一个非常大的值，如令F。-10,同时，给定工程上所允许的板形与辊耗综合控制目标函数最大值^_;引入综合窜辊系数A与综合弯辊系数义2两个变量；c2)给定综合弯辊系数的初始值义'2=0.5;C3)令义2="2，同时定义中间变量&，并令&=0;C4)给定搜索步长A^^L^，令a"a;c5)计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值C6)判断不等式F^F^，若成立，直接输出当前A、A作为最优值，结束计算；c7)判断不等式F^F。是否成立？如果成立，则令&=《，《=不，/^=&1+1，转入步骤C8;如果不成立，则令&=*1+1，直接转入步骤C8;c8)判断不等式、250(、-^是否成立，如果成立，则转入步骤c4;否则，令H转入步骤C9;C9)定义中间变量&，并令&=0;c10)给定搜索步长~=0.05，令/12=*^2;cll)计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值《=;c12)判断不等式F^F^，若成立，直接输出当前A、^作为最优值，结束计算；c13)判断不等式F^F。是否成立？如果成立，则令尸。=巧，《=义2，^=^+1，转入步骤cl4。如果不成立，则令、=^+1，直接转入步骤cl4;c14)判断不等式^^20是否成立，如果成立，则转入步骤clO;否贝U，令义2=义'2，转入步骤C15;Cl5)判断不等式|义2-;1'2卜0.05是否成立，如果成立则转入歩骤C16;否则令"2=;12，转入步骤C3;c16)输出A、义2的值，作为粗算结果，完成粗算过程。5.根据权利要求1或3所述的双UCM平整机组基于机理模型的板形参数在线设定方法，其特征是步骤(d)中所述相关板形参数精算的计算过程包括dl)定义各个机架的中间辊窜辊系数也以及各个机架中间辊与工作辊的弯辊系数Aw、；i2m,，同时定义中间变量*12，并令^=0;d2)给定搜索步长A,2".02;i！，令4=0.8W12;d3)令A^4、；i2m=;i2、义2=义2，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值巧=尸(％)，转入步骤d4;d4)判断不等式尸^尸_，若成立，直接输出当前^、4、义2W、义2m,作为最优值，结束计算，否则转入步骤d5;d5)判断不等式F,F。是否成立？如果成立，则令&=《，4=4，^=*12+1，转入步骤d6;如果不成立，则令^=*12+1，直接转入步骤d6;d6)判断不等式^S20与4S1.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤d2;否则，令^=4，完成《的精算过程，开始^的精算过程；d7)定义中间变量^，并令^=0;d8)给定搜索步长An=0.02^，令^=0.8^d9)令A^,a、；t2,=;i2，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值F,F(义)，转入步骤dlO;d10)判断不等式F^&狀，若成立，直接输出当前^、4、l,、&,作为最优值，结束计算，否则转入步骤dll;dll)判断不等式《〈F。是否成立？如果成立，则令尸。=巧，^=4，^=^+1，转入步骤dl2。如果不成立，则令^=&1+1，直接转入步骤dl2;dl2)判断不等式^^20与、^1.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤d8;否则，令^=^，完成《的精算过程，开始义^的精算过程；dl3)定义中间变量^w，并令^2=0;d14)给定搜索步长厶22=0.02;12，令;^2=0.8义2+^2厶21(;2;di5)令;l^-a、；i2mi=;i2，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值F^F(X)，转入步骤dl6;dl6)判断不等式F^i^，若成立，直接输出当前^、^、、、4,作为最优值，结束计算，否则转入步骤dl7;d17)判断不等式《<"是否成立？如果成立，则令F。-《，/L*2w2=A2w2，kd2+l，转入步骤d18。如果不成立，则令^d2+l，直接转入步骤dl8;dl8)判断不等式^"20;"1.0与是否同时成立，如果成立，则转入步骤dl4;否则，令;^2=4^2，完成;i^的精算过程，开始义22的精算过程；dl9)定义中间变量^^，并令、2=0;d20)给定搜索步长~2=0.02/12，令义22=0.8/l2+*2m2A2;2;d21)令/^1=;12、义21=义2，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值《=^(%)，转入步骤d22;d22)判断不等式《Si^，若成立，直接输出当前^、4、l,、&,作为最优值，结束计算，否则转入步骤d23;d23)判断不等式F^F。是否成立？如果成立，则令尸。=《，AL2=A2m2，^^4m+1，转入步骤d20;如果不成立，则令^d,+l，直接转入步骤d24;d24)判断不等式i^j20与;^J1.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤d21;否则，令^2=42，完成义^的精算过程，开始^的精算过程；d25)定义中间变量^,，并令^^0;d26)给定搜索步长A^=0.02义2，令;t^=0.8义2+A:2w2A2wl;d27)令;i^=义2，计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值F^F(X)，转入步骤d28;d28)判断不等式F^i^，若成立，直接输出当前^、&、A2w,、义2,作为最优值，结束计算，否则转入步骤d28;d29)判断不等式F^F。是否成立？如果成立，则令F。-巧，4^=^w，k一^w+l，转入步骤d30;如果不成立，则令^一;^+l，直接转入步骤d31;d30)判断不等式y^^20与;^^i.o是否同时成立，如果成立，则转入步骤d26;否则，令^,义L,，完成义w的精算过程，开始;^,的精算过程；d31)定义中间变量^^,并令^^0;d32)给定搜索步长A^-0.02;t2，令;^2-0.8^+A^A^;d33)计算出当前状态下的板形与辊耗综合控制目标函数的具体数值F1=F(I)，转入步骤d34;d34)判断不等式F^i^，若成立，直接输出当前^、1、l,、;,作为最优值，结束计算，否则转入步骤d35;d35)判断不等式《〈F。是否成立？如果成立，则令F。-巧，4^=^^，k,^n+l，转入步骤d36;如果不成立，则令^^^,+l，直接转入步骤d36;d36)判断不等式i^^20与;^^1.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤d32;否则，令;t^:4^，完成1^的精算过程；d37)输出;^、i、；t^,、义2,，结束整个精算过程。6.根据权利要求1或3所述的双UCM平整机组基于机理模型的板形参数在线设定方法，其特征是在步骤cl中，为了保证UCM机型的平整机组1#与2#机架中间辊的窜动量能够尽可能的保持一致，特引入综合窜辊系数这一变量；综合窜辊系数4与窜辊量之间的关系如下式中^-中间辊的辊身长度。同时，在步骤cl中，考虑到充分发挥双UCM平整机组各个部分的弯辊对板形的控制能力，特引入一个综合弯辊系数的变量，综合弯辊系数A与弯辊力之间的关系如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>式中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>与2#机架工作辊设备所允许的最大与最小弯辊力；^皿、《max、SlmmM、&:皿一1#与2#机架中间辊设备所允许的最大与最小弯辊力。7.根据权利要求1或4所述的双UCM平整机组基于机理模型的板形参数在线设定方法，其特征是在步骤c5中，所述板形与辊耗综合控制目标函数F(X)定义为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>式中-(721,—出口张力分布值；72—出口平均张力；a—加权系数；g(0—l#、2#机架4个辊间压力分布均匀程度的函数；其中，="[max(a卿i)一min(g!,.)],"[max(g迪)—min(glmfc,;)],<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>"[max(込麵)-min(込画)],^[max(込油)-min(込威)]4丄fO4丄f^式中A,A,A,A一加权系数，且A+A+A+A";上式中，等式右侧第一项为出口张力差值情况，反映板形的好坏；第二项为机架间辊间压力沿横向分布均匀程度，其大小反映辊间压力尖峰分布情况。8.根据权利要求1或5所述的双UCM平整机组基于机理模型的板形参数在线设定方法，其特征是在步骤dl中，中间辊窜辊系数4与窜辊量的关系如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>在步骤di中，中间辊与工作辊的弯辊系数<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>与弯辊之间的关系如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>全文摘要本发明公开一种双UCM平整机组基于机理模型的板形参数在线设定方法，其特征是a.收集双六辊UCM机型平整机组的设备参数；b.收集待快速在线设定的带材关键轧制工艺参数；c.板形参数的粗算；d.板形参数的精算；f.根据窜辊系数与弯辊系数计算出相应的平整机组1#、2#机架中间辊的窜动量以及工作辊与中间辊弯辊力，并在机组上实现在线设定。采用本发明所提供的综合控制方法，使得基于机理模型的板形参数设定技术能够在线应用，并能满足工程上的精度需求，有效的保证了成品的板形质量与轧辊的使用寿命及弯辊缸的使用寿命，可以给企业带来显著的经济效益。本发明所述方法简单明了，适合在线应用。文档编号G05B19/18GK101301659SQ20081005463公开日2008年11月12日申请日期2008年3月15日优先权日2008年3月15日发明者康晓鹏,杜晓钟,白振华,龙瑞兵申请人:燕山大学;太原科技大学