【正文】 制滯后，而將反饋調(diào)節(jié)集中在層流冷卻系統(tǒng)的下游處進(jìn)行。為了解決帶鋼全長(zhǎng)反饋控制問(wèn)題，在卷取溫度控制的實(shí)踐中，采用下列反饋控制算法： ()式中 TCA — 實(shí)測(cè)卷取溫度目標(biāo)值，℃。 短期自學(xué)習(xí)短期自學(xué)習(xí)又叫帶鋼段之間的自學(xué)習(xí)。帶鋼熱連軋生產(chǎn)線(xiàn)的層流冷卻控制系統(tǒng)在這些控制模型的作用下，冷卻后的卷取溫度完全可以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求。集管的開(kāi)啟方向由精軋向卷取方向開(kāi)啟。X表示開(kāi)，0：表示關(guān)，后面的模式意義一樣。通常將上述工藝控制方式叫作兩段式冷卻。 冷卻速度控制對(duì)于不同的鋼種，通過(guò)確定冷卻策略中的冷卻方向、稀疏模式和臨界溫度的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻速度的控制，保證帶鋼的組織性能。 上下集管水比的配置冷卻后帶鋼外形的平坦和溫度的均勻是對(duì)軋后冷卻裝置的基本要求之一，為此需要采取各種措施來(lái)保證帶鋼在長(zhǎng)度、寬度和厚度（特別是上下表面）上的冷卻均勻。 本章小結(jié)本章主要研究了層流冷卻系統(tǒng)的冷卻策略（包括上下開(kāi)閥的起始位置、冷卻方向、集管稀疏模式、頭尾特殊處理和臨界溫度的確定）、帶鋼分段控制、冷卻區(qū)分段控制、冷卻速度控制、側(cè)噴和吹掃控制和上下集管水比配置共6中控制策略。所以，得到以下結(jié)論：1） 將遺傳算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，極大地加快了BP算法的搜索進(jìn)程，保證了網(wǎng)絡(luò)隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)、隱層作用函數(shù)的最佳選取和網(wǎng)絡(luò)權(quán)值、閾值的最佳優(yōu)化；2） 將遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于帶鋼熱連軋卷取溫度的預(yù)報(bào)能夠滿(mǎn)足卷取溫度預(yù)報(bào)的精度要求，同時(shí)具有較快的收斂速度，能夠滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制的要求。（3）軋鋼是一項(xiàng)涉及到冶金、材料、機(jī)械、自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)等多學(xué)科交叉與結(jié)合的工藝，是一種非常復(fù)雜的工業(yè)控制過(guò)程，文中所設(shè)計(jì)的控制模型和控制策略也都不是也不可能將所有的對(duì)卷取溫度有影響的因素都能考慮在內(nèi)。（2）層流冷卻的控制模型有很多種，其中卷取溫度預(yù)報(bào)模型是基礎(chǔ)模型，文中所提到的帶鋼熱連軋生產(chǎn)線(xiàn)以前采用的是傳統(tǒng)的卷取溫度預(yù)報(bào)模型，軋制的鋼材質(zhì)量差，經(jīng)濟(jì)效益不好。圖51[12]顯示了兩種方法收斂速度的差異：圖51 兩種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收斂速度比較經(jīng)過(guò)遺傳算法的優(yōu)化設(shè)計(jì)之后，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步進(jìn)行誤差反向傳播計(jì)算2000次，作為預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，單樣本的測(cè)試的時(shí)間不超過(guò)10ms。粗調(diào)段和精調(diào)段分別有一組集管的上下供水管設(shè)置有電磁流量計(jì)用于計(jì)量上下集管的水流量，根據(jù)流量計(jì)的反饋值進(jìn)行調(diào)節(jié)閥閥位調(diào)整，從而改變上下集管的水比，以保證帶鋼上下表面冷卻均勻。側(cè)噴的主要目的就是為了去除冷卻水在高溫的帶鋼表面形成的蒸汽膜，提高冷卻能力，同時(shí)可以隔斷側(cè)噴之間的冷卻集管冷卻水的相互干擾，使冷卻水朝某一特定方向流動(dòng)，提高冷卻精度。但與帶鋼分段控制所不同的是，冷卻區(qū)集管的分段不是均勻劃分的，而是根據(jù)集管的性質(zhì)和作用劃分為兩部分，即粗調(diào)段有9段，精調(diào)段有6段。 臨界溫度的確定 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)雙相鋼和部分特殊鋼種的冷卻速度控制，需指定臨界溫度，以便控制帶鋼的組織成分。 集管稀疏模式在軋制一些鋼種時(shí)（如：微合金鋼），工藝要求冷卻時(shí)的冷卻速率比較緩慢，此時(shí)可以指定集管組（4個(gè)控制段為一個(gè)集管組，即一個(gè)傾翻架為一個(gè)集管組）的稀疏模式。主要包括前向冷卻和后向冷卻。為了方便查看本地歷史工程記錄，可以根據(jù)需要對(duì)工程記錄進(jìn)行各種組合查詢(xún)和排序。其基本原理是根據(jù)帶鋼卷取溫度的實(shí)測(cè)值和預(yù)報(bào)值之間的偏差，采用適當(dāng)?shù)男拚惴ǎ瑢?duì)預(yù)報(bào)模型中的重要參數(shù)進(jìn)行修正，以提高模型對(duì)以后帶鋼的預(yù)報(bào)精度。修正采用下列公式計(jì)算： ()式中 NFB — 修正冷卻水段數(shù)； TCO — 帶鋼頭部實(shí)測(cè)溫度（通常為采樣數(shù)據(jù)平均值），℃。 其實(shí)，前饋控制模型是在預(yù)設(shè)定模型的基礎(chǔ)推導(dǎo)而來(lái)，除此之外，還可以推導(dǎo)出以下兩個(gè)控制模型：（1） 終軋溫度補(bǔ)償控制模型： ()式中 NFFT — 終軋溫度補(bǔ)償控制冷卻噴水段數(shù)； aa2 — 系數(shù)。預(yù)設(shè)定模型的流程圖如圖35所示：開(kāi)始模型計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)備最大能力校核判斷提升冷卻稀疏模式NOOK最小能力校核判斷OK報(bào)警開(kāi)閥數(shù)設(shè)定計(jì)算啟動(dòng)CSM結(jié)束圖35 預(yù)設(shè)定模型流程圖確切地說(shuō)，水冷區(qū)冷卻水段數(shù)按照溫降模型來(lái)計(jì)算只能認(rèn)為是一種理想情況下的靜態(tài)數(shù)學(xué)模型。為了保證交叉和變異時(shí)子代個(gè)體的完整性，取串碼的最大可能長(zhǎng)度，即確定隱節(jié)點(diǎn)最大可能值 Nhmax ，本文取 Nhmax = 2(Ni + No)。遺傳算法的過(guò)程如圖32所示：確定實(shí)際問(wèn)題參數(shù)集對(duì)參數(shù)集進(jìn)行編碼初始化群體P(t)評(píng)估群體滿(mǎn)足停止規(guī)則YES結(jié)束三個(gè)基本算子：遺傳操作NO產(chǎn)生新一代群體圖32 遺傳算法的過(guò)程 基于遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的卷取溫度預(yù)報(bào)模型為了克服 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在的收斂速度慢、容易陷入局部最小、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確定比較困難等缺點(diǎn)，一些最優(yōu)化方法逐漸被用于對(duì) BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化計(jì)算中，其中遺傳算法（即 GA 算法）和 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合產(chǎn)生了遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。需要指出的是，雖然BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到了廣泛的應(yīng)用，但是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也存在著收斂速度慢、容易陷入局部最小、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確定比較困難等缺點(diǎn)。誤差通過(guò)輸出層，按誤差梯度下降的方式修正各層權(quán)值，向隱層、輸入層逐層反傳。kk2 — 模型系數(shù)；由上述模型可見(jiàn)，帶鋼通過(guò)冷卻區(qū)的溫度隨時(shí)間的變化描述為指數(shù)關(guān)系，而帶鋼厚度、帶鋼導(dǎo)熱、導(dǎo)溫特性、冷卻區(qū)冷卻能力、水溫、水壓和帶鋼速度等對(duì)帶鋼溫度指數(shù)降低的陡度產(chǎn)生影響。它與冷卻水的溫度、水量、帶鋼的溫度、帶鋼的運(yùn)行速度、帶鋼的尺寸等一系列因素有關(guān)[8]。通過(guò)本章的介紹和描述，對(duì)層流冷卻系統(tǒng)有了整體上的認(rèn)識(shí)。其中設(shè)定過(guò)程，主要根據(jù)PDI的目標(biāo)參數(shù)、終軋參數(shù)、HMI參數(shù)和設(shè)備參數(shù)為層冷區(qū)的各種生產(chǎn)設(shè)備提供設(shè)定值或設(shè)定方式，并以工藝規(guī)定的時(shí)序?qū)⒃O(shè)定結(jié)果傳送給基礎(chǔ)自動(dòng)化控制L1級(jí)。側(cè)噴吹掃系統(tǒng)分布在輸出輥道的兩側(cè)，而且交叉分布，共有9個(gè)側(cè)噴嘴，其中有2個(gè)為高壓氣噴，以吹散霧氣，防止對(duì)軋線(xiàn)控制儀表的干擾。著重分析了改進(jìn)后的卷取溫度預(yù)報(bào)模型。另外，智能控制理論的發(fā)展，為描述與控制不確定、非線(xiàn)性的復(fù)雜過(guò)程提供了理論基礎(chǔ)，也使得智能控制在層流冷卻中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。例如：應(yīng)用于攀鋼的意大利ANSALDO INDUSTRIA公司開(kāi)發(fā)的數(shù)學(xué)模型比較簡(jiǎn)單，但對(duì)流換熱系數(shù)的確定不夠精確[5]；應(yīng)用于鞍鋼熱軋廠(chǎng)、本鋼1700熱軋廠(chǎng)的由德國(guó)SIMENS公司開(kāi)發(fā)的數(shù)學(xué)模型沒(méi)有考慮帶鋼與環(huán)境的熱輻射，也沒(méi)有考慮水溫、帶鋼運(yùn)行速度、終軋溫度對(duì)模型參數(shù)的影響，而且模型中的時(shí)間常數(shù)描述的是帶鋼表面溫度，對(duì)厚規(guī)格帶鋼的控制效果不理想，模型精度受到了限制[6]；應(yīng)用于寶鋼1580mm熱軋廠(chǎng)的由日本三菱電器開(kāi)發(fā)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)各種對(duì)流換熱因素考慮的較為全面，是一種較先進(jìn)的層流冷卻控制模型，但還需要對(duì)許多參數(shù)進(jìn)行回歸，按照厚度層別等做出一系列控制表[7]。由此可見(jiàn)，研究層流冷卻卷取溫度的優(yōu)化控制即研究層流冷卻的策略及控制模型對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品率，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。霧化冷卻用加壓的空氣使水流成霧狀冷卻鋼板，冷卻均勻，冷卻速度調(diào)節(jié)范圍大，可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)風(fēng)冷、弱水冷和強(qiáng)水冷。各種冷卻方式都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，幾種冷卻方式的優(yōu)缺點(diǎn)如表11[4]。在帶鋼熱連軋工藝中，卷取溫度對(duì)帶鋼的金相組織影響很大，是決定成品帶鋼加工性能、力學(xué)性能和物理性能的重要工藝參數(shù)之一[3]。關(guān)鍵字：帶鋼熱連軋 層流冷卻 卷取溫度控制 控制策略 控制模型AbstractBeing one of the important craft parameters, coiling temperature decides the machining performance, the mechanical performance and the physical performance of finished strip product, and has influence on strip’s metallographic phase. In order to get highquality product and good coil shape, the strip coiling temperature must be controlled at a proper the actual coiling temperature of hot rolling strip can be controlled within the required range mainly depends on the laminar cooling control system after the finishing stands.In the paper, a set of control strategies and control models of the laminar cooling control system with practical application significance for a hot strip rolling production line of a large iron and steel enterprise is designed. At the same time, the control pictures for laminar cooling are designed and drawn with the software WinCC of Siemens. All of these achieve the automatic control of the whole system. Simulation test results show that the control strategies and control models have perfect function, stable performance and high control accuracy.Key Words: strip steel hot strip laminar cooling coiling temperature control control strategy control model 目錄摘要 IIAbstract III目錄 IV1 緒論 1 研究背景及意義 1 研究