改进的差分进化算法在冷连轧轧制规程优化中的应用研究

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1、硕士学位论文MASTER'SDISSERTATION论文题目改进的差分进化算法在冷连轧轧制规程优化中的应用研究作者姓名王茜学位类别工程硕士指导教师赵新秋副教授2016年5月中图分类号：TP18学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工程硕士学位论文（工程设计型）改进的差分进化算法在冷连轧轧制规程优化中的应用研究硕士研究生：王茜导师：赵新秋副教授副导师：邓春蕊高级工程师申请学位：工程硕士工程领域：控制工程所属学院：电气工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertatio

2、ninControlEngineeringSTUDYONROLLINGSCHEDULEOPTIMIZATIONBASEDONIMPROVEDDIFFERENTIALEVOLUTIONALGORITHMbyWangXiSupervisor:AssociateProfessorZhaoXinqiuYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《改进的差分进化算法在冷连轧轧制规程优化中的应用研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士

3、学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《改进的差分进化算法在冷连轧轧制规程优化中的应用研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向

4、有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要冷连轧机组的负荷分配是一个比较常见的基于非线性约束的多目标优化问题。轧制规程的设定关系到轧制产品的质量及生产能耗，制定合理的轧制规程可以在保证产品质量的同时，延长轧机使用寿命，减少故障发生概率，有效提高生产经济性。本文根

5、据生产的实际需求，对传统的差分进化算法进行研究，提出一种全新的结合外部种群的自适应差分进化算法(Self-adaptiveDifferentialEvolutionAlgorithm,SE-DE)对轧制规程这一多目标优化问题进行求解。首先，对传统的差分进化算法进行了分析，在原有的种群初始化部分引入一个外部种群进行反向学习，从而扩大了搜索空间，增加种群的多样性；其次，分析了各种自适应选择机制，针对传统算法中固定控制参数的局限性，设计了利用轮盘赌机制自适应的选择变异因子F的策略，提高算法对不同问题的适应性

6、；最后，为了平衡算法的探索能力和开发能力，提出优化因子的概念，通过对值的判断来确定子代的交叉策略，两种交叉策略的分阶段应用，可以在提高SE-DE算法收敛性的同时有效避免搜索陷入局部最优的情况。为了验证所提算法在解决数学基准问题时的能力，选取包括传统DE算法在内的五种改进差分进化算法SADE，ODE，NDE和MDE-pBX，对CEC-2005的前14个测试函数分别进行30维、50维和100维的试验，仿真结果验证了SE-DE算法的优越性能。以某钢厂四辊五机架冷连轧生产线为例，对冷连轧生产线控制系统的组

7、成、设备参数及工艺要求进行分析，并对轧制过程中相应的轧制参数数学模型进行详细的描述和分析。在此基础上，确立以预防打滑和等相对负荷为目标的多目标函数优化模型，将改进的差分进化算法SE-DE应用于冷连轧规程优化，并与传统差分进化算法的优化结果进行对比。通过对各机架压下量进行优化，仿真结果验证了所提算法能够对系统进行高效、快速的调节，对其他领域的多目标优化问题具有指导意义。关键词：轧制规程优化；差分进化算法；外部种群；自适应；变异因子-I-燕山大学工程硕士学位论文AbstractRollingschedul

8、eoptimizationofcoldtandemmillisanonlinearconstrainedmulti-objectiveoptimizationproblem,inwhichbothreduceenergyconsumptionandimprovethequalityofthemill'sproductionareconsidered.Makingreasonablerollingschedulecanprolongservicelifeo