[发明专利]一种单张板精密冷轧板厚测量系统的厚度控制方法

权利要求书

1.一种单张板精密冷轧板厚测量系统的厚度控制方法，由于单张板 长度短、轧制时间少，安装在单张板可逆轧机前后的测厚仪获得 的厚度反馈值，无法用于进行厚度闭环控制，只能用于过程控制 系统的板厚计算模型进行模型自学习，对材料变形抗力与实际工 况摩擦系数进行修正，通过提高板厚计算模型的控制精度，来从 根本上提高厚度控制精度；其特征在于该控制方法分为厚度设定 计算与厚度自学习计算两部分内容，详细内容如下：

厚度设定计算部分：

对单张板在其单个轧程进行厚度设定计算时，首先进行各道 次厚度分配，即确定各道次入口侧设定厚度与出口侧设定厚度， 然后按照如下步骤从第1道次开始，进行每道次的厚度设定计算：

(1)读取单张板轧制的轧机入口侧设定厚度H、轧机出口侧设 定厚度h，单张板宽度W以及单张板轧制线速度v；

(2)根据相应工况参数通过变形抗力模型计算得到单张板轧 制此道次变形抗力计算值Kf，相应工况参数包括从第1道次开始 的累积变形率ε_a、化学成分Che、作为前工序的热轧终轧温度FTe、 卷取温度CTe、退火温度ATe、退火时间ATm，变形抗力模型为变 形抗力解析模型与变形抗力统计模型相结合的模型，根据累积变 形率ε_a通过变形抗力解析模型得到其输出Kf_B，变形抗力解析模 型为Kf_B＝f₁(ε_a)；

变形抗力统计模型根据累积变形率不同，分别对应累积变形 率为0％、20％、40％、60％、80％、100％，由6个支持向量机组 成，每个支持向量机的输入为化学成分Che、热轧终轧温度FTe、 卷取温度CTe、退火温度Ate以及退火时间ATm，根据输入得到 每个支持向量机输出Kf_Ci(i＝1，2，…，6)，6个支持向量机输出Kf_Ci通 过累积变形率ε_a进行高斯插值得到总的统计模型输出Kf_C，高斯 插值计算模型为：

KfC=Σi=16KfCi·gki(ϵa)]]>

gki(ϵa)=e-(ϵa-ϵai)2σ2Σi=16e-(ϵa-ϵai)2σ2]]>

式中，ε_ai为6个支持向量机所对应的标准累积变形率，分别为 0％、20％、40％、60％、80％、100％，σ为变形抗力统计模型高 斯插值宽度，设为14％，gk_i(ε_a)为累积变形率插值权重；

将变形抗力解析模型输出Kf_B与变形抗力统计模型输出Kf_C进 行乘积，就得到单张板轧制此道次变形抗力计算值Kf，即：

Kf＝Kf_B·Kf_C

(3)根据相应工况参数通过摩擦系数模型计算得到单张板轧 制此道次摩擦系数计算值μ，相应工况参数包括轧辊粗糙度R，润 滑介质LTy，轧制长度L，单张板轧制线速度v，摩擦系数模型为 摩擦系数解析模型与摩擦系数统计模型相结合的模型，根据轧辊 粗糙度R、润滑介质LTy、轧制长度L、单张板轧制线速度v通过 摩擦系数解析模型得到其输出μ_B，摩擦系数解析模型为 μ_B＝f₂(R，LTy，L，v)；摩擦系数统计模型根据单张板轧制线速度不同， 分别对应轧制线速度0m/s、1m/s、2m/s、3m/s、4m/s、5m/s由6 个支持向量机组成，每个支持向量机输入为轧辊粗糙度R、润滑 介质LTy、轧制长度L，根据输入得到每个支持向量机输出 μ_Ci(i＝1，2，…，6)，6个支持向量机输出μ_Ci通过单张板轧制线速度v 进行高斯插值得到总的统计模型输出μ_C，高斯插值计算模型为：

μC=Σi=16μCi·gμi(v)]]>

gμi(v)=e-(v-vi)2λ2Σi=16e-(v-vi)2λ2]]>

式中，v_i为6个支持向量机所对应的标准速度，分别为0m/s、 1m/s、2m/s、3m/s、4m/s、5m/s，λ为摩擦系数统计模型高斯插值 宽度，设为0.7m/s，gμ_i(v)为速度插值权重；

将摩擦系数解析模型输出μ_B与摩擦系数统计模型输出μ_C进 行乘积，就得到单张板轧制此道次摩擦系数计算值μ，即：

μ＝μ_B·μ_C

(4)在已经得到单张板轧制此道次变形抗力计算值Kf与摩擦 系数计算值μ的基础上，读取当前的轧制工况参数与轧机设备参 数，分别通过轧制力计算模型、力矩计算模型、功率计算模型计 算轧制力设定值P、力矩设定值T以及功率设定值N，并进一步 通过辊缝计算模型得到辊缝设定值S，轧制工况参数为轧机入口 侧设定厚度H、轧机出口侧设定厚度h，单张板宽度W以及单张 板轧制线速度v，轧机设备参数包括工作辊直径D_w与轧机纵向刚 度C_P，轧制力计算模型为P＝f₃(H，h，W，Kf，μ，D_w)，轧制力矩计算模 型为T＝f₄(H，h，P，D_w)，功率计算模型为N＝f₅(T，H，h，D_w，μ，v)，辊缝设 定模型为S＝f₆(P，h，C_p)；

至此，得到了单张板轧制此道次的辊缝设定值，完成了此道 次的厚度设定计算，重新回到步骤(1)直到末道次；

厚度自学习计算部分：

在完成单张板单个轧程的轧制后，按照如下步骤进行厚度自 学习计算：

(1)读取由权利要求1～7任一所述的单张板精密冷轧板厚测 量系统所测得的各道次轧机入口侧厚度测量值H^*、轧机出口侧厚 度测量值h^*；

(2)读取单张板轧制过程中各道次的轧制力测量值P^*、轧制 功率测量值N^*以及单张板轧制线速度测量值v^*；

(3)根据每道次轧机入口侧厚度测量值H^*、轧机出口侧厚度 测量值h^*、轧制力测量值P^*、功率测量值N^*，单张板轧制线速度 测量值v^*以及工作辊直径D_w，通过轧制力计算模型、轧制力矩计 算模型以及功率计算模型建立方程组，计算每道次的变形抗力实 际值Kf^*与摩擦系数实际值μ^*；

(4)计算每道次变形抗力实际值Kf^*与变形抗力计算值Kf的 偏差ek，计算模型为ek＝Kf-Kf^*，在此基础上根据高斯插值计算模 型计算得到每个变形抗力支持向量机输出偏差ek_i(i＝1，2，…，6)，计 算模型为：

eki=∂ek/∂gki(ϵa)]]>

然后得到每个支持向量机新的输出Kf_Ci^*＝Kf_Ci-ek_i(i＝1，2，…，6)， 每个轧制道次，6个支持向量机新的输出与对应的工况参数化学 成分Che、热轧终轧温度FTe、卷取温度CTe、退火温度Ate以及 退火时间ATm形成一组样本数据，通过单个轧程中多个道次的样 本数据，用来对6个支持向量机的权值进行训练，从而实现模型 变形抗力自学习；

(5)计算每道次摩擦系数实际值μ^*与摩擦系数计算值μ的偏 差eu，计算模型为eu＝μ-μ^*，在此基础上根据高斯插值计算模型 计算得到每个变形抗力支持向量机输出偏差eu_i(i＝1，2，…，6)，计算 模型为：

eui=∂eu/∂gui(v)]]>

然后得到每个支持向量机新的输出μ_ci^*＝μ_ci-eu_i，每个轧制道 次，6个支持向量机新的输出与对应的工况参数轧辊粗糙度R、润 滑介质LTy、轧制长度L形成一组样本数据，通过单个轧程中多 个道次的样本数据，用来对6个支持向量机的权值进行训练，从 而实现模型摩擦系数自学习；

至此，通过对变形抗力与摩擦系数的自学习，实现了对厚度 设定模型的自学习。