專利名稱：熱冷軋負(fù)荷分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱冷軋負(fù)荷分配方法。
背景技術(shù)：
軋鋼生產(chǎn)過(guò)程分為熱連軋和冷軋，分別由熱軋廠和冷軋廠負(fù)責(zé)生產(chǎn)，各自核算生產(chǎn)成本?？紤]到熱軋廠生產(chǎn)的帶鋼產(chǎn)品大部分將作為冷軋廠的原料，如果熱軋廠生產(chǎn)的精軋帶鋼厚度較小，則將增加熱軋廠的生產(chǎn)成本；反之，帶鋼厚度較大，則會(huì)增加冷軋廠的生產(chǎn)成本。從節(jié)能的角度看，冷軋和熱軋生產(chǎn)過(guò)程的分離造成了整個(gè)軋鋼負(fù)荷分配不均衡，增加了生產(chǎn)能耗，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。所以有必要綜合考慮熱軋和冷軋的生產(chǎn)過(guò)程，進(jìn)行全過(guò)程軋鋼負(fù)荷分配。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為解決上述問(wèn)題，提供一種熱冷軋負(fù)荷分配方法，它在滿足軋鋼工藝約束和設(shè)備約束的前提下，綜合考慮熱軋和冷軋的負(fù)荷分配問(wèn)題，達(dá)到既提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，又節(jié)約生產(chǎn)能耗的目的。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種熱冷軋負(fù)荷分配方法，它采用先進(jìn)行至少一次熱軋粗軋，然后進(jìn)行多次熱軋精軋，最后進(jìn)行多次冷軋的方式，在滿足軋鋼工藝因素約束和設(shè)備因素約束的前提下，在對(duì)熱軋粗軋、精軋和冷軋的負(fù)荷進(jìn)行分配的多種方案中，采用粒子群算法得到最佳的負(fù)荷分配方案，其具體步驟為步驟1 讀入原始數(shù)據(jù)，包括原料的鋼號(hào)和規(guī)格，成品的規(guī)格，熱軋和冷軋總的軋制道次，各機(jī)架的軋制溫度，工作輥半徑，末機(jī)架的軋制速度，力臂系數(shù)，初始變形阻力，各參數(shù)變量規(guī)定的上下限；步驟2 初始化一群規(guī)模為η的m維粒子群，包括隨機(jī)位置和速度；該粒子群中的每個(gè)粒子i代表一種負(fù)荷分配方案，即各機(jī)架的壓下率，共η個(gè)初始方案，η的取值為 30-100, m是所有的軋制道次數(shù)目；步驟3 計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)值，即求解每一種負(fù)荷分配方案的目標(biāo)函數(shù)
ηUiinW = J^Wi (1)
i=l式中，Wi為冷熱軋過(guò)程中第i機(jī)架的軋制功率，將滿足工藝因素約束條件按和設(shè)備因素約束條件要求的解作為每個(gè)粒子當(dāng)前的適應(yīng)值Pbestd,該粒子記為當(dāng)前個(gè)體經(jīng)歷的最優(yōu)負(fù)荷分配方案；約束條件中各變量規(guī)定的上下限為已知，各機(jī)架的參數(shù)量根據(jù)參數(shù)模型求得；步驟4 對(duì)每個(gè)粒子i，將其適應(yīng)值與個(gè)體所經(jīng)歷過(guò)最好位置PbestX時(shí)的適應(yīng)值 Pbestd做比較，如果該粒子適應(yīng)值較小，則將其作為當(dāng)前軋制方案的最好位值，即個(gè)體極值 pbestx ；
步驟5 對(duì)每個(gè)粒子i，將其適應(yīng)值Pbestd與全局經(jīng)歷最好位置時(shí)的適應(yīng)值gbest 作比較，得出當(dāng)前全局最好值gbest，全局經(jīng)歷的最好位置即為能耗最小的最優(yōu)負(fù)荷分配方案 gbestx ；步驟6 更新每一個(gè)粒子的速度和位置；在迭代計(jì)算時(shí)，需要設(shè)定搜索速度的上下限，如果搜索速度超出范圍，則按照上限或下限的速度進(jìn)行求解；步驟7 判斷是否滿足結(jié)束條件，如果未滿足結(jié)束條件，則返回Mep3，繼續(xù)計(jì)算， 否則輸出最優(yōu)負(fù)荷分配方案，計(jì)算結(jié)束。所述步驟2中，第i個(gè)粒子的位置和速度表示為\ = (xn, xi2,…，Xin)和Vi = (Vil, Vi2，…，ViN)，其中i = 1，2，3，…，m，m為群體規(guī)模；相應(yīng)地，第i個(gè)粒子迄今為止搜索到的最優(yōu)位置為Pbesti = (xilbest, Xi2best,…，Xintest),整個(gè)粒子群迄今為止搜索到的最優(yōu)位置為 gbest = (xlbest, X2best,..
‘Xnbest乂 °所述步驟3中，所述設(shè)備因素的約束條件有Pifflin ^ Pi ^ Pifflax (2)Mifflin ^ Mi ^ Mifflax (3)Wifflin ^ Wi ^ Wifflax (4)式中，PpPimaj^P Pimin分別為冷軋或熱軋第i道次的軋制壓力及其上下限；MiJimax 和Mimin分別為冷軋或熱軋第i道次的軋制力矩及其上下限和軋制功率；W” Wifflax和Wimin為分別為冷軋或熱軋第i道次的軋制功率及其上下限，由設(shè)備的強(qiáng)度條件確定；
所述工藝因素的約束條件有
式中，、、、,_和hi(l,min分別為熱軋精軋的入口厚度及其上下限；~。、~。,_和hjO, min分別為冷軋的入口厚度、。及其上下限；ε ” ε i-和ε imin分別為冷軋或熱軋各道次壓下率及其上下限；叫、叫_和Iiimin分別為冷軋或熱軋各道次壓下率及其上下限；Si、Simax和Simin #別為冷軋或熱軋各道次壓下率及其上下限，這些數(shù)據(jù)由現(xiàn)場(chǎng)工藝條件確定。所述步驟6中，采用下面的公式對(duì)粒子算法中第i個(gè)粒子的速度和位置更新
權(quán)利要求
1.一種熱冷軋負(fù)荷分配方法，其特征是，它采用先進(jìn)行至少一次熱軋粗軋，然后進(jìn)行多次熱軋精軋，最后進(jìn)行多次冷軋的方式，在滿足軋鋼工藝因素約束和設(shè)備因素約束的前提下，在對(duì)熱軋粗軋、精軋和冷軋的負(fù)荷進(jìn)行分配的多種方案中，采用粒子群算法得到最佳的負(fù)荷分配方案，其具體步驟為步驟1 讀入原始數(shù)據(jù)，包括原料的鋼號(hào)和規(guī)格，成品的規(guī)格，熱軋和冷軋總的軋制道次，各機(jī)架的軋制溫度，工作輥半徑，末機(jī)架的軋制速度，力臂系數(shù)，初始變形阻力，各參數(shù)變量規(guī)定的上下限；步驟2 初始化一群規(guī)模為η的m維粒子群，包括隨機(jī)位置和速度；該粒子群中的每個(gè)粒子i代表一種負(fù)荷分配方案，即各機(jī)架的壓下率，共η個(gè)初始方案，η的取值為30-100，m 是所有的軋制道次數(shù)目；步驟3 計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)值，即求解每一種負(fù)荷分配方案的目標(biāo)函數(shù)HiinW = ^W1 (1)1=1式中，Wi為冷熱軋過(guò)程中第i機(jī)架的軋制功率，將滿足工藝因素約束條件按和設(shè)備因素約束條件要求的解作為每個(gè)粒子當(dāng)前的適應(yīng)值Pbestd,該粒子記為當(dāng)前個(gè)體經(jīng)歷的最優(yōu)負(fù)荷分配方案；約束條件中各變量規(guī)定的上下限為已知，各機(jī)架的參數(shù)量根據(jù)參數(shù)模型求得；步驟4 對(duì)每個(gè)粒子i，將其適應(yīng)值與個(gè)體所經(jīng)歷過(guò)最好位置pbestx時(shí)的適應(yīng)值 Pbestd做比較，如果該粒子適應(yīng)值較小，則將其作為當(dāng)前軋制方案的最好位值，即個(gè)體極值 pbestx ；步驟5 對(duì)每個(gè)粒子i，將其適應(yīng)值Pbestd與全局經(jīng)歷最好位置時(shí)的適應(yīng)值gbest作比較，得出當(dāng)前全局最好值gbest，全局經(jīng)歷的最好位置即為能耗最小的最優(yōu)負(fù)荷分配方案 gbestx ；步驟6 更新每一個(gè)粒子的速度和位置；在迭代計(jì)算時(shí)，需要設(shè)定搜索速度的上下限， 如果搜索速度超出范圍，則按照上限或下限的速度進(jìn)行求解；步驟7 判斷是否滿足結(jié)束條件，如果未滿足結(jié)束條件，則返回Mep3，繼續(xù)計(jì)算，否則輸出最優(yōu)負(fù)荷分配方案，計(jì)算結(jié)束。
2.如權(quán)利要求1所述的熱冷軋負(fù)荷分配方法，其特征是，所述步驟2中，第i個(gè)粒子的位置禾口速度表示為= (xn，xi2，...，χ η)禾口 Vi = (vn, vi2, ...，viN)，其中 i = 1,2,3, ...，m,m 為群體規(guī)模；相應(yīng)地，第i個(gè)粒子迄今為止搜索到的最優(yōu)位置為Pbesti = (xilbest, Xi2best,…， Xintest)，整個(gè)粒子群迄今為止搜索到的最優(yōu)位置為gbest = (xlbest, X2best,…，Xnbest)。
3.如權(quán)利要求1所述的熱冷軋負(fù)荷分配方法，其特征是，所述步驟3中，所述設(shè)備因素的約束條件有Pimin ^^ ^^ Pimax (2)Mimin ^Mi ^ Mimax (3)Wifflin ^ Wi ^ Wifflax (4)式中，Pi> Pifflax和Pimin分別為冷軋或熱軋第i道次的軋制壓力及其上下限；Mi、Mifflax和 Mifflin分別為冷軋或熱軋第i道次的軋制力矩及其上下限和軋制功率；WpWimax和Wimin為分別為冷軋或熱軋第i道次的軋制功率及其上下限，由設(shè)備的強(qiáng)度條件確定；所述工藝因素的約束條件有
4.如權(quán)利要求1所述的熱冷軋負(fù)荷分配方法，其特征是，所述步驟6中，采用下面的公式對(duì)粒子算法中第i個(gè)粒子的速度和位置更新
5.如權(quán)利要求1所述的熱冷軋負(fù)荷分配方法，其特征是，所述步驟7中，結(jié)束條件為設(shè)定的最大迭代次數(shù)，利用粒子算法調(diào)整ω的策略，設(shè)Comax為最大慣性權(quán)重，取0.9，ω min 為最小慣性權(quán)重，取0.4，k為當(dāng)前迭代次數(shù)，K為算法的總迭代次數(shù)，則慣性權(quán)重ω由下式迭代求解； 得到全局最優(yōu)解。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱冷軋負(fù)荷分配方法，它在滿足軋鋼工藝約束和設(shè)備約束的前提下，綜合考慮熱軋和冷軋的負(fù)荷分配問(wèn)題，達(dá)到既提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，又節(jié)約生產(chǎn)能耗的目的。它采用先進(jìn)行至少一次熱軋粗軋，然后進(jìn)行多次熱軋精軋，最后進(jìn)行多次冷軋的方式，在滿足軋鋼工藝因素約束和設(shè)備因素約束的前提下，在對(duì)熱軋粗軋、精軋和冷軋的負(fù)荷進(jìn)行分配的多種方案中，采用粒子群算法得到最佳的負(fù)荷分配方案。
文檔編號(hào)B21B37/00GK102266865SQ201110142718
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者張文, 楊君軍, 石嘉川 申請(qǐng)人:山東大學(xué)