D0I:10.13374/j.issnl001-053x.2000.01.046 第22卷第1期 北京科技大学学报 Vol.22 No.I 2000年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2000 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2) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)上海宝钢集团公司冷轧部，上海201900 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. 关健词负荷分配：板形：冷连轧机组 分类号TP273.1:TG333.7 轧钢生产压下规程主要包括压下负荷分配 根据目标函数和优化方法的不同，最优化 方案及相应的力能参数.合理的压下规程在相 负荷分配方法主要有2种：(1)动态规划计算最 同的工艺条件下，能更有效地利用设备能力，提 小和目标函数的方法，该方法能计算各种用最 高轧机的产量和产品的质量，并能降低轧制能 小和形式表示的目标函数，应用很广，但是计算 耗.目前，各冷轧机组轧制规程的确定都以满足 量较大，占用计算机存贮单元多，不适于在线应 产品性能和厚度指标前提下各机架主传动电机 用：(2)采用非线性规划计算最小平方和日标函 负荷尽可能均衡为原则，而没有考虑带钢凸度 数的方法，该方法能使大多数轧机功率、轧制力 和平坦度控制的要求.事实上负荷分配是带钢 和轧制力矩的分配比较均匀，但也难免有少数 凸度和平坦度控制的基础，而且影响甚大，因 轧机的功率、轧制力或轧制力矩达到极限值，这 此，对兼顾板形的压下负荷分配的研究具有重 对轧机安全生产和进一步提高生产率不利，并 要的理论意义和实际意义 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 1经典的负荷分配方法 没有考虑板形控制对负荷分配的要求， 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. 2兼顾板形的最优化负荷分配方法 在最优化方法引入以前，负荷分配基本上 原理 是依赖经验，如能耗分配法和表格法等，这些方 根据轧制工艺理论和板形基本理论可知： 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 当轧制条件一定时，轧制力P、轧制力矩M、轧 制功率N及带钢凸度C等参数都是第i机架的 都能在允许的负荷下进行轧制，更谈不上节能 入口厚度h,1及出口厚度h的单调函数，即： 和考虑带钢板形.并且当生产品种规格或轧制 (P:=P(h1,h) 条件改变时，又要重新积累经验，才能重新定出 N=N.(h-1,h) 合理的分配. (1) M.=M.(h1,h) 负荷分配的最优化方法的基本思想为：把 Cw=Cu(h-1,h) 工艺所追求的目标表示成数学形式一目标函 所有这些函数关系式有一个共同的特点： 数，在满足各限制条件下，寻求一组板厚分配使 都是该机架入口厚度h-1的单调上升函数和出 目标函数值最小，这种方法的关键在于目标函 口厚度，的单调下降函数.这个特点反映了轧 数的建立和优化方法的确定. 钢工艺的一个重要本质，并形成了该优化方法 1999-08-31收稿祝东奎男，24岁，硕士 的基础.梁国平四将这类函数称为负荷函数，并 *国家九五'攻关资助项日(No.95-527-01-02-04) 用f(h,h)表示第机架轧机的负荷函数，它具第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 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 ， 北 京 科技 大 学机械工 程 学 院 ， 北 京 卜海宝钢 集 团公 司 冷 轧部 ， 海 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 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 经 典 的 负荷 分 配 方 法 经 典 的 负荷 分 配 方 法 可 分 为 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 一 一 收 稿 祝 东 奎 男 ， 岁 ， 硕 士 申 国家 ’九 五 ’攻 关 资助项 目 困 一 一 一 一 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 种 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 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 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 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 当车 制 条件 一 定 时 ， 轧 制 力只 、 轧 制 力矩城 、 轧 制 功 率从 及 带 钢 凸度 ， 等参 数都 是 第 机 架 的 入 口 厚 度戍 一 及 出 口 厚 度 ，的单 调 函 数 ， 即 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 度爪 ， 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 〔 将这类 函 数 称 为负荷 函 数 ， 并 用关伍 一 ， 凡 表 示 第 机架 轧 机 的负荷 函 数 它 具 DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．2000．01．046