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數據驅動的卷取溫度模型參數即時自適應設定算法

彭良貴 王登剛 李杰 邢俊芳 龔殿堯

彭良貴, 王登剛, 李杰, 邢俊芳, 龔殿堯. 數據驅動的卷取溫度模型參數即時自適應設定算法[J]. 工程科學學報, 2020, 42(6): 778-786. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.12.002
引用本文: 彭良貴, 王登剛, 李杰, 邢俊芳, 龔殿堯. 數據驅動的卷取溫度模型參數即時自適應設定算法[J]. 工程科學學報, 2020, 42(6): 778-786. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.12.002
PENG Liang-gui, WANG Deng-gang, LI Jie, XING Jun-fang, GONG Dian-yao. Data-driven adaptive setting algorithm for coiling temperature model parameter[J]. Chinese Journal of Engineering, 2020, 42(6): 778-786. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.12.002
Citation: PENG Liang-gui, WANG Deng-gang, LI Jie, XING Jun-fang, GONG Dian-yao. Data-driven adaptive setting algorithm for coiling temperature model parameter[J]. Chinese Journal of Engineering, 2020, 42(6): 778-786. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.12.002

數據驅動的卷取溫度模型參數即時自適應設定算法

doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.12.002
基金項目: 中央高校基本科研業務專項資金資助項目(N170708020)
詳細信息
    通訊作者:

    E-mail: penglg@ral.neu.edu.cn

  • 中圖分類號: TG142.1

Data-driven adaptive setting algorithm for coiling temperature model parameter

More Information
  • 摘要: 為提高熱軋換規格首塊鋼頭部卷取溫度命中率,采用數據挖掘技術,從歷史帶鋼冷卻數據中推斷出與實際帶鋼相匹配的卷取溫度模型水冷換熱學習系數,并將其應用于模型預設定計算。首先,對冷卻特征參數進行識別,按照相對型、絕對型、相等型和策略型四種方式進行定義,并對實際帶鋼與歷史帶鋼的各項冷卻特征參數進行相似距離計算。當歷史帶鋼的總相似距離滿足要求時,將其聚類為實際帶鋼的相似卷,并考慮各相似卷的時間影響,計算相似權重值;隨后,基于相似帶鋼的頭部和尾部信息,建立由卷取溫度預報誤差、偏離學習系數回歸值懲罰項和偏離默認值懲罰項等構成的目標函數以及相應的約束條件,采用梯度下降法求解該二次規劃問題,通過三次優化逐步計算出學習系數參考值和表征學習系數與帶鋼速度及目標卷取溫度呈雙線性關系的兩個參數;最后,根據實際帶鋼的穿帶速度、目標卷取溫度等冷卻條件計算冷卻設定所需的學習系數。現場應用表明:基于十萬塊歷史帶鋼冷卻數據驅動的模型參數即時自適應設定算法可增強卷取溫度模型對帶鋼頭部冷卻的預設定能力,學習系數即時自適應設定能力隨著內存中保存的歷史帶鋼冷卻數據的多樣性和檢索出的相似卷數量的增加而提升。

     

  • 圖  1  基于即時自適應的卷取溫度自動控制系統

    Figure  1.  Schematic of automatic control system for coiling temperature based on just-in-time adaptation

    圖  2  熱軋帶鋼層流冷卻即時自適應位置示意

    Figure  2.  Schematic of the position of just-in-time adaptation segment for hot strip cooling

    圖  3  歷史帶鋼聚類操作流程

    Figure  3.  Clustering procedure of historical strip

    圖  4  卷取溫度模型水冷學習系數即時自適應優化計算流程

    Figure  4.  Just-in-time adaptation optimization procedure for water-cooling learning coefficient of coiling temperature model

    圖  5  自變量X與因變量Y的對數呈線性關系示意

    Figure  5.  Schematic of linear relationship between independent variable X and logarithm of dependent variable Y

    圖  6  相似帶鋼的相似距離、權值及其頭/尾部水冷學習系數

    Figure  6.  Similar distance and weight calculated for similar strips including its self-learning coefficients for head/tail end

    圖  7  相似帶鋼典型化學成分分布

    Figure  7.  Chemical composition distribution of similar strips

    圖  8  厚2.65 mm的Gr50鋼卷取溫度控制效果

    Figure  8.  Coiling temperature control effect of Gr50 steel grade with 2.65 mm thickness

    表  1  三次優化計算采用的初值及計算結果

    Table  1.   Initial value and results of three optimal computation

    OptimizationInitial value of iterative computationOptimized calculation results
    x0(ζ)y0z0x*(ζ)y*z*
    Opt11.1381.1771
    Opt2ln(1.1771)00ln(1.1676)ln(1.405)ln(0.683)
    Opt3ln(1.1676)ln(1.2117)
    下載: 導出CSV

    表  2  卷取溫度控制精度統計結果

    Table  2.   Statistical result of coiling temperature control accuracy

    Coil typeNumber of coilsRolled-strip length/kmCoiling temperature control accuracy/%Control deviation/℃
    Sequential coil102787048.87593.978±16
    Change-over coil1684980.50092.088±18
    First coil18397.53390.832±18
    Total121458126.90895.134±20
    下載: 導出CSV
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    www.77susu.com
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  • 加載中
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  • 收稿日期:  2019-06-11
  • 刊出日期:  2020-06-01

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