兼顾板形的带钢冷连轧机最优化负荷分配

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1、兼顾板形的带钢冷连轧机最优化负荷分配祝东奎　张清东　陈守群　杨建明　吴彬摘　要　在分析现有带钢冷连轧机组所采用的轧制负荷分配方法的基础上，提出了一种兼顾板形控制要求的最优等负荷分配模型，并编制了仿真程序．仿真结果与工业实验的结果是吻合的．关键词　负荷分配；板形；冷连轧机组分类号　TP　273.1;TG　333.7OptimumDistributionofLoadsonTandemColdMillBeingHelpfultoShapeControlZHUDongkui,ZHANGQingdong（MechanicalEngineeringSchool,

2、USTBeijing,Beijing100083,China）CHENShouqun,YANGJianming,WUBin（ColdRollingSectorofBaoSteel,Shanghai201900,China）ABSTRACTAkindofmodeloftheoptimumdistributionofloadsbeinghelpfultoshapecontrolhasbeenintroducedonthebaseoftheanalysisofmodelsusedintandemcoldmillsatpresent.Andasimulati

3、ngprogramhasbeenbuilt.Theresultofthisprogramhasbeentestedbytheindustrialexperiment.KEYWORDSdistributionofloads;shapecontrol;tandemcoldmills　　轧钢生产压下规程主要包括压下负荷分配方案及相应的力能参数．合理的压下规程在相同的工艺条件下，能更有效地利用设备能力，提高轧机的产量和产品的质量，并能降低轧制能耗．目前，各冷轧机组轧制规程的确定都以满足产品性能和厚度指标前提下各机架主传动电机负荷尽可能均衡为原则，而没有考虑带

4、钢凸度和平坦度控制的要求．事实上负荷分配是带钢凸度和平坦度控制的基础，而且影响甚大．因此，对兼顾板形的压下负荷分配的研究具有重要的理论意义和实际意义．1经典的负荷分配方法　　经典的负荷分配方法可分为2类：一类是经验方法，另一类是最优化方法．在最优化方法引入以前，负荷分配基本上是依赖经验，如能耗分配法和表格法等．这些方法都简单易行，但计算模型均不能在线自适应，而且在生产过程中不能保证各道次中或各机架都能在允许的负荷下进行轧制，更谈不上节能和考虑带钢板形．并且当生产品种规格或轧制条件改变时，又要重新积累经验，才能重新定出合理的分配．　　负荷分配的最优化方

5、法的基本思想为：把工艺所追求的目标表示成数学形式——目标函数，在满足各限制条件下，寻求一组板厚分配使目标函数值最小．这种方法的关键在于目标函数的建立和优化方法的确定.根据目标函数和优化方法的不同，最优化负荷分配方法主要有2种：(1)动态规划计算最小和目标函数的方法，该方法能计算各种用最小和形式表示的目标函数，应用很广，但是计算量较大，占用计算机存贮单元多，不适于在线应用；(2)采用非线性规划计算最小平方和目标函数的方法，该方法能使大多数轧机功率、轧制力和轧制力矩的分配比较均匀，但也难免有少数轧机的功率、轧制力或轧制力矩达到极限值，这对轧机安全生产和进

6、一步提高生产率不利，并且此计算方法计算量大，无法在线使用．　　目前，无论是经验方法还是最优化方法都没有考虑板形控制对负荷分配的要求．2兼顾板形的最优化负荷分配方法原理　　根据轧制工艺理论和板形基本理论可知：当轧制条件一定时，轧制力pi、轧制力矩Mi、轧制功率Ni及带钢凸度hi-1等参数都是第i机架的入口厚度及出口厚度hi-1的单调函数，即： 　　　　　　(1)　　所有这些函数关系式有一个共同的特点：都是该机架入口厚度的单调上升函数和出口厚度的单调下降函数．这个特点反映了轧钢工艺的一个重要本质，并形成了该优化方法的基础．梁国平[1]将这类函数称为负荷函

7、数，并用fi(hi-1,hi)表示第机架轧机的负荷函数．它具有两条重要的性质：　　(1)等负荷分配规程存在并惟一；　　(2)等负荷分配规程是最佳的．　　所谓最佳是指任何一个非等负荷分配一定存在某一机架的负荷函数值大于等负荷分配的负荷函数值，也一定存在某一机架的负荷函数值小于等负荷分配的负荷函数值．这2条重要性质是各种等负荷分配的数学理论基础，只要选定了一类负荷函数，等负荷规程总是惟一存在的，并且从某种意义上讲是最佳的．综合工艺上的要求分别对轧制压力、轧制力矩、功率及带钢凸度提出的4个最佳条件，采用相对富余量的概念和加权系数的办法，把4个最佳条件都考虑

8、到负荷函数中去，使得制定的等负荷规程能适应工艺上各方面的要求．为此取如下负荷函数：　　　　(2)其中，加权系