本發(fā)明涉及金屬加工板帶軋制
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種新型二十輥軋機(jī)控制工藝的參數(shù)制定集成系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可完成軋制規(guī)程優(yōu)化制定、彈性輥徑配輥、力能參數(shù)計算等。
背景技術(shù)：
：二十輥軋機(jī)是精密軋制的代表性產(chǎn)品。在生產(chǎn)過程中，軋制工藝參數(shù)決定了軋制效率和質(zhì)量。軋制規(guī)程主要包括軋制道次、壓下率、軋制力、前后張力等的分配。國內(nèi)鋼鐵企業(yè)主要采用經(jīng)驗法、能耗曲線法進(jìn)行不同鋼種軋制工藝的制定，設(shè)備利用效率較低。隨著生產(chǎn)的不斷進(jìn)行，軋輥磨損達(dá)到一定限度后不能再繼續(xù)使用。此時需進(jìn)行軋輥更換。二十輥軋機(jī)設(shè)置了輥徑補(bǔ)償、壓下調(diào)整、輥型調(diào)整等控制機(jī)構(gòu)。傳統(tǒng)的配輥主要采用經(jīng)驗法，并未考慮輥系接觸彈性變形影響。對新投產(chǎn)的企業(yè)，往往需要1-2年時間摸索過程。力能參數(shù)是軋機(jī)控制的關(guān)鍵。力能參數(shù)包括軋機(jī)運(yùn)行工況輥系接觸載荷分布、載荷放大系數(shù)、驅(qū)動扭矩等。其中輥系接觸載荷是配輥的輸入，載荷放大系數(shù)、驅(qū)動扭矩等是軋制規(guī)程制定的輸入。部分文獻(xiàn)給出了力能參數(shù)估值范圍，無法根據(jù)軋制規(guī)程確定其準(zhǔn)確數(shù)值。因此，為科學(xué)制定二十輥軋機(jī)軋制規(guī)程參數(shù)，快速完成復(fù)雜的配輥操作，準(zhǔn)確計算輥系載荷、載荷放大系數(shù)、驅(qū)動扭矩等參數(shù)，充分發(fā)揮二十輥軋機(jī)的生產(chǎn)能力，開發(fā)便捷的工藝系統(tǒng)是本發(fā)明的關(guān)鍵。技術(shù)實現(xiàn)要素：根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明公開了一種新型二十輥軋機(jī)控制工藝的參數(shù)制定集成系統(tǒng)。其采用如下技術(shù)方案：一種新型二十輥軋機(jī)控制工藝的參數(shù)制定集成系統(tǒng)，包括軋制規(guī)程優(yōu)化制定模塊、彈性輥徑配輥模塊、力能參數(shù)計算模塊和軋機(jī)輥系，來料厚度、成品厚度、帶材寬度、最大軋制力、最大壓下率和工作輥直徑輸入所述軋制規(guī)程優(yōu)化制定模塊后，輸出軋制道次、總壓下率、各道次壓下率、軋制力、前后張力、軋制速度、軋制功率和軋制道次出口厚度；輥徑補(bǔ)償偏心距、壓下調(diào)整偏心距和所述軋制道次出口厚度輸入所述彈性輥徑配輥模塊后，輸出工作輥徑、第一中間輥徑、第二中間輥徑和壓下調(diào)整角；所述軋制道次出口厚度、所述壓下調(diào)整角、軋制載荷、軋制力臂、軋制方向角和輥徑補(bǔ)償角輸入所述力能參數(shù)計算模塊后，輸出輥系載荷、驅(qū)動扭矩、載荷放大系數(shù)；所述軋機(jī)輥系包括工作輥、第一中間輥組、第二中間輥組、支承輥組，所述第一中間輥組設(shè)置于所述工作輥上方，所述第二中間輥組設(shè)置于所述第一中間輥組上方，所述第二中間輥組包括設(shè)置于兩側(cè)的兩個驅(qū)動輥和設(shè)置于中間的自由輥，所述第二中間輥組上方設(shè)置所述支承輥組，所述支承輥組包括設(shè)置于所述驅(qū)動輥兩側(cè)的兩個單偏心支承輥和設(shè)置于所述自由輥上方的兩個雙偏心支承輥。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述軋制規(guī)程優(yōu)化模塊的運(yùn)算步驟包括：s1-1：輸入來料厚度、出口厚度、最大壓下率、最大軋制力等已知參數(shù)；s1-2：根據(jù)如下公式預(yù)估算軋制道次n：式中，h0為初始厚度，ht為目標(biāo)厚度(單位mm)，εmax為最大壓下率；s1-3：確定等壓下率模式，并計算平均壓下率；s1-4：比較平均壓下率是否超限，若超限則道次數(shù)加1，并轉(zhuǎn)向步驟s12；s1-5：計算入口厚度、出口厚度、軋制力；s1-6：比較軋制力是否超限，若超限則道次數(shù)加1，并轉(zhuǎn)向步驟s12；s1-7：比較軋制道次是否超過6，若超過6則減1；s1-8：確定不同道次軋制載荷的比例；s1-9：根據(jù)等壓下率計算的各道次道次厚度為區(qū)間初始化優(yōu)化種群；s1-10：通過隱式bland-ford-hill模型計算軋制力；s1-11：檢查所計算的壓下率、軋制力等是否滿足約束條件，若滿足則轉(zhuǎn)向下一步驟，否則轉(zhuǎn)向s1-9；s1-12：計算軋制力成比例目標(biāo)函數(shù)以及種群中各個個體適應(yīng)度函數(shù)值，找出最大適應(yīng)度值，計算平均適應(yīng)度值。s1-13：對染色體進(jìn)行評價，按照輪盤賭法對染色體進(jìn)行選擇；s1-14：若在所給定的限制條件下，循環(huán)次數(shù)滿足種群的最大遺傳代數(shù)，則輸出最優(yōu)解，終止整個算法，否則轉(zhuǎn)向下一步驟；s1-15：按照自適應(yīng)遺傳算法的交叉概率和變異概率公式計算交叉概率和變異概率，并對染色體進(jìn)單切點交叉和變異操作，然后轉(zhuǎn)向s1-9，生成新種群；s1-16：若無法滿足要求，則轉(zhuǎn)向s1-7，道次數(shù)加1；若滿足則輸出結(jié)果。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述彈性輥徑配輥模塊的運(yùn)算步驟包括：s2-1：輸入出口厚度、軋輥測量后的直徑等已知參數(shù)；s2-2：輸入輥徑補(bǔ)償角為-15°，壓下調(diào)整角為-30°；s2-3：選擇彈性配輥類型(彈性配輥模塊可分為第一中間輥求解、第二中間輥求解、工作輥求解)；s2-4：根據(jù)軋制道次的輥系載荷求解軋輥彈性壓扁值，修改輥徑；s2-5：輸入該道次的出口厚度；s2-6：輸入所求輥徑的初始值，進(jìn)行輥縫求解；s2-7：若所計算的輥縫值與輸入的輥縫值之差的絕對值小于規(guī)定的誤差，則返回步驟s2-6，修改輥徑值；若小于規(guī)定的誤差則輸出結(jié)果。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述力能參數(shù)計算模塊的運(yùn)算步驟包括：s3-1：所述軋制規(guī)程優(yōu)化模塊輸出出口厚度、軋制載荷、軋制力臂、軋制方向角和接觸弧長數(shù)據(jù)；s3-2：所述彈性配輥工藝模塊輸出的輥徑和輥縫數(shù)據(jù)輸入所述力能參數(shù)計算模塊；s3-3：進(jìn)行求解初始壓下調(diào)整角；s3-4：迭代求解αa、αc、αd、αg、pi、pj、αi等力能參數(shù)；s3-5：求解放大系數(shù)，傳遞扭矩等參數(shù)，輸出計算結(jié)果。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述步驟s1-5所述的各道次軋制力滿足如下公式：s.tεi≤εmax，pi≤pmax，mi≤mmax公式(3)式中，pi為道次軋制載荷，ai為軋制力比例值，軋制力按成比例分配策略的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為obj，εi為道次壓下率，pi為軋制載荷，mi為道次驅(qū)動扭矩。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述步驟s2-4所述輥徑滿足如下公式：r′i＝ri+δi公式(5)式中，δi為塔型輥系的輥子之間的輥徑在接觸載荷作用下的變化量，ξ為泊松比，e為彈性模量，l為輥面接觸長，根據(jù)hertz接觸理論僅考慮彈性壓扁的影響，r′i為實際需要的輥徑，ri為彈性壓扁前的輥徑。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述步驟s3-1所述輥徑滿足如下公式：式中，f8t、f9t分別為agc兩側(cè)齒輪齒條機(jī)構(gòu)的切向載荷。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述步驟s3-5所述輥徑滿足如下公式：fagc＝((f8t+f9t)2+(f8r-f9r)2)0.5公式(8)kf＝fnp/fagc公式(9)式中，gc液壓缸的作用力為fagc,kf為軋機(jī)載荷放大系數(shù)，即軋制載荷和液壓缸處載荷的比值pnp為軋制載荷，kf為放大系數(shù)，fnp為軋制載荷，fagc為液壓缸載荷。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述軋制規(guī)程優(yōu)化模塊先采用等壓下率法進(jìn)行軋制道次、入口厚度和出口厚度的計算，然后采用遺傳算法進(jìn)行軋制規(guī)程優(yōu)化，使軋機(jī)在最大壓下率、最大載荷和電機(jī)功率的約束條件下，控制各道次軋制力的分配及最優(yōu)分配各道次的入口厚度和出口厚度；所述彈性輥徑配輥模塊先計算彈性壓扁后的輥徑值，然后輸入輥徑值，按照求解輥縫的函數(shù)關(guān)系式求解輥縫，如果輥縫的相對誤差大于求解精度，則返回重新輸入工作輥徑，再次進(jìn)行求解，如果輥縫的相對誤差小于求解精度時，則停止迭代，輸出輥徑；所述力能參數(shù)計算模塊輸入軋制規(guī)程優(yōu)化制定模塊求解的各道次出口厚度、軋制載荷、軋制力臂、軋制方向角、輥徑補(bǔ)償角和所述彈性輥徑配輥模塊輸出的所述輥徑，所述力能參數(shù)計算模塊輸出壓下調(diào)整角、輥系載荷、驅(qū)動扭矩和載荷放大系數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本發(fā)明的一種新型二十輥軋機(jī)控制工藝的參數(shù)制定集成系統(tǒng)，無需積累長期的生產(chǎn)數(shù)據(jù)就能采用來料厚度、成品厚度等進(jìn)行軋機(jī)控制工藝參數(shù)的制定；(2)本發(fā)明的一種新型二十輥軋機(jī)控制工藝的參數(shù)制定集成系統(tǒng)，延長輥系的使用壽命，優(yōu)化軋機(jī)的工藝參數(shù)，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益；(3)本發(fā)明的一種新型二十輥軋機(jī)控制工藝的參數(shù)制定集成系統(tǒng)，能夠提高輥系的軋制精度和效果，提高生產(chǎn)率。附圖說明為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖；圖1為本發(fā)明所述的新型二十輥軋機(jī)控制工藝的參數(shù)制定集成系統(tǒng)流程圖；圖2為本發(fā)明所述的新型二十輥軋機(jī)控制工藝的參數(shù)制定集成系統(tǒng)流程圖的二十輥軋機(jī)整體輥系幾何關(guān)系簡化圖；圖3為本發(fā)明所述的新型二十輥軋機(jī)控制工藝的參數(shù)制定集成系統(tǒng)流程圖的二十輥軋機(jī)軋制過程載荷示意圖；圖4為本發(fā)明所述的新型二十輥軋機(jī)控制工藝的參數(shù)制定集成系統(tǒng)流程圖的二十輥軋機(jī)bland-ford-hill隱式軋制力計算流程；圖5為本發(fā)明所述的軋制規(guī)程優(yōu)化模塊流程圖；圖6為本發(fā)明所述的彈性配輥模塊流程圖；圖7為本發(fā)明所述的力能參數(shù)計算模塊流程圖。圖中：1、工作輥，2、中間輥ⅰ，3、中間輥ⅱ，4、驅(qū)動輥ⅰ，5、自由輥，6、驅(qū)動輥ⅱ，7、單偏心支承輥ⅰ，8、雙偏心支承輥ⅰ，9、雙偏心支承輥ⅱ，10、單偏心支承輥ⅱ。具體實施方式為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述。實施例1如圖1至圖7所示，一種新型二十輥軋機(jī)控制工藝的參數(shù)制定集成系統(tǒng)，包括軋制規(guī)程優(yōu)化制定模塊、彈性輥徑配輥模塊、力能參數(shù)計算模塊和軋機(jī)輥系，來料厚度、成品厚度、帶材寬度、最大軋制力、最大壓下率和工作輥直徑輸入所述軋制規(guī)程優(yōu)化制定模塊后，輸出軋制道次、總壓下率、各道次壓下率、軋制力、前后張力、軋制速度、軋制功率和軋制道次出口厚度；輥徑補(bǔ)償偏心距、壓下調(diào)整偏心距和所述軋制道次出口厚度輸入所述彈性輥徑配輥模塊后，輸出工作輥徑、第一中間輥徑、第二中間輥徑和壓下調(diào)整角；所述軋制道次出口厚度、所述壓下調(diào)整角、軋制載荷、軋制力臂、軋制方向角和輥徑補(bǔ)償角輸入所述力能參數(shù)計算模塊后，輸出輥系載荷、驅(qū)動扭矩、載荷放大系數(shù)；所述軋機(jī)輥系包括工作輥、第一中間輥組、第二中間輥組、支承輥組，所述第一中間輥組設(shè)置于所述工作輥上方，所述第二中間輥組設(shè)置于所述第一中間輥組上方，所述第二中間輥組包括設(shè)置于兩側(cè)的兩個驅(qū)動輥和設(shè)置于中間的自由輥，所述第二中間輥組上方設(shè)置所述支承輥組，所述支承輥組包括設(shè)置于所述驅(qū)動輥兩側(cè)的兩個單偏心支承輥和設(shè)置于所述自由輥上方的兩個雙偏心支承輥。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述軋制規(guī)程優(yōu)化模塊的運(yùn)算步驟包括：s1-1：輸入來料厚度、出口厚度、最大壓下率、最大軋制力等已知參數(shù)；s1-2：根據(jù)如下公式預(yù)估算軋制道次n：式中，h0為初始厚度，ht為目標(biāo)厚度(單位mm)，εmax為最大壓下率；s1-3：確定等壓下率模式，并計算平均壓下率；s1-4：比較平均壓下率是否超限，若超限則道次數(shù)加1，并轉(zhuǎn)向步驟s12；s1-5：計算入口厚度、出口厚度、軋制力；s1-6：比較軋制力是否超限，若超限則道次數(shù)加1，并轉(zhuǎn)向步驟s12；s1-7：比較軋制道次是否超過6，若超過6則減1；s1-8：確定不同道次軋制載荷的比例；s1-9：根據(jù)等壓下率計算的各道次道次厚度為區(qū)間初始化優(yōu)化種群；s1-10：通過隱式bland-ford-hill模型計算軋制力；s1-11：檢查所計算的壓下率、軋制力等是否滿足約束條件，若滿足則轉(zhuǎn)向下一步驟，否則轉(zhuǎn)向s1-9；s1-12：計算軋制力成比例目標(biāo)函數(shù)以及種群中各個個體適應(yīng)度函數(shù)值，找出最大適應(yīng)度值，計算平均適應(yīng)度值。s1-13：對染色體進(jìn)行評價，按照輪盤賭法對染色體進(jìn)行選擇；s1-14：若在所給定的限制條件下，循環(huán)次數(shù)滿足種群的最大遺傳代數(shù)，則輸出最優(yōu)解，終止整個算法，否則轉(zhuǎn)向下一步驟；s1-15：按照自適應(yīng)遺傳算法的交叉概率和變異概率公式計算交叉概率和變異概率，并對染色體進(jìn)單切點交叉和變異操作，然后轉(zhuǎn)向s1-9，生成新種群；s1-16：若無法滿足要求，則轉(zhuǎn)向s1-7，道次數(shù)加1；若滿足則輸出結(jié)果。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述彈性輥徑配輥模塊的運(yùn)算步驟包括：s2-1：輸入出口厚度、軋輥測量后的直徑等已知參數(shù)；s2-2：輸入輥徑補(bǔ)償角為-15°，壓下調(diào)整角為-30°；s2-3：選擇彈性配輥類型(彈性配輥模塊可分為第一中間輥求解、第二中間輥求解、工作輥求解)；s2-4：根據(jù)軋制道次的輥系載荷求解軋輥彈性壓扁值，修改輥徑；s2-5：輸入該道次的出口厚度；s2-6：輸入所求輥徑的初始值，進(jìn)行輥縫求解；s2-7：若所計算的輥縫值與輸入的輥縫值之差的絕對值小于規(guī)定的誤差，則返回步驟s2-6，修改輥徑值；若小于規(guī)定的誤差則輸出結(jié)果。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述力能參數(shù)計算模塊的運(yùn)算步驟包括：s3-1：所述軋制規(guī)程優(yōu)化模塊輸出出口厚度、軋制載荷、軋制力臂、軋制方向角和接觸弧長數(shù)據(jù)；s3-2：所述彈性配輥工藝模塊輸出的輥徑和輥縫數(shù)據(jù)輸入所述力能參數(shù)計算模塊；s3-3：進(jìn)行求解初始壓下調(diào)整角；s3-4：迭代求解αa、αc、αd、αg、pi、pj、αi等力能參數(shù)；s3-5：求解放大系數(shù)，傳遞扭矩等參數(shù)，輸出計算結(jié)果。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述步驟s1-5所述的各道次軋制力滿足如下公式：s.tεi≤εmax，pi≤pmax，mi≤mmax公式(3)式中，pi為道次軋制載荷，ai為軋制力比例值，軋制力按成比例分配策略的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為obj，εi為道次壓下率，pi為軋制載荷，mi為道次驅(qū)動扭矩。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述步驟s2-4所述輥徑滿足如下公式：r′i＝ri+δi公式(5)式中，δi為塔型輥系的輥子之間的輥徑在接觸載荷作用下的變化量，ξ為泊松比，e為彈性模量，l為輥面接觸長，根據(jù)hertz接觸理論僅考慮彈性壓扁的影響，r′i為實際需要的輥徑，ri為彈性壓扁前的輥徑。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述步驟s3-1所述輥徑滿足如下公式：式中，f8t、f9t分別為agc兩側(cè)齒輪齒條機(jī)構(gòu)的切向載荷。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述步驟s3-5所述輥徑滿足如下公式：fagc＝((f8t+f9t)2+(f8r-f9r)2)0.5公式(8)kf＝fnp/fagc公式(9)式中，gc液壓缸的作用力為fagc,kf為軋機(jī)載荷放大系數(shù)，即軋制載荷和液壓缸處載荷的比值pnp為軋制載荷，kf為放大系數(shù)，fnp為軋制載荷，fagc為液壓缸載荷。進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述軋制規(guī)程優(yōu)化模塊先采用等壓下率法進(jìn)行軋制道次、入口厚度和出口厚度的計算，然后采用遺傳算法進(jìn)行軋制規(guī)程優(yōu)化，使軋機(jī)在最大壓下率、最大載荷和電機(jī)功率的約束條件下，控制各道次軋制力的分配及最優(yōu)分配各道次的入口厚度和出口厚度；所述彈性輥徑配輥模塊先計算彈性壓扁后的輥徑值，然后輸入輥徑值，按照求解輥縫的函數(shù)關(guān)系式求解輥縫，如果輥縫的相對誤差大于求解精度，則返回重新輸入工作輥徑，再次進(jìn)行求解，如果輥縫的相對誤差小于求解精度時，則停止迭代，輸出輥徑；所述力能參數(shù)計算模塊輸入軋制規(guī)程優(yōu)化制定模塊求解的各道次出口厚度、軋制載荷、軋制力臂、軋制方向角、輥徑補(bǔ)償角和所述彈性輥徑配輥模塊輸出的所述輥徑，所述力能參數(shù)計算模塊輸出壓下調(diào)整角、輥系載荷、驅(qū)動扭矩和載荷放大系數(shù)。進(jìn)一步的，在上述技術(shù)方案中，所述bland-ford-hill模型為冷軋軋制力模型，軋制力p通過如下公式計算：式中，p為軋制力，b為來料寬度，kp為平均變形抗力常量，其取值1.15σs，k為張力影響系數(shù)，dp為摩擦影響系數(shù)，r′為工作輥壓扁半徑，hin為來料入口厚度，hout為來料出口厚度，zp為軋制力自適應(yīng)系數(shù)。所述步驟s1-10通過隱式bland-ford-hill模型計算軋制力的流程如圖4所示，工作輥壓扁半徑與軋制力之間為耦合關(guān)系，即求解軋制力需要已知工作輥壓扁半徑，而計算壓扁半徑又需已知軋制力，包括如下步驟：s1-10-1：開始運(yùn)算，初始化軋制力p；s1-10-2：輸入壓扁半徑r’；s1-10-3：輸入平局變形抗力kp、摩擦影響系數(shù)dp和張力影響系數(shù)k，計算軋制力p’；s1-10-4：判斷軋制力p’是否超限，如果不超限，輸出軋制力f，計算結(jié)束，如果超限，重新定義f＝(f’-f)/n，并將重新定義后的軋制力f輸入步驟s1-10-1。實施例2如圖1所示，一種新型二十輥軋機(jī)控制工藝的參數(shù)制定集成系統(tǒng)，包括軋制規(guī)程優(yōu)化制定模塊a、彈性輥徑配輥模塊b和力能參數(shù)計算模塊c。軋制規(guī)程優(yōu)化制定模塊a、彈性配輥模塊b和力能參數(shù)計算模塊c之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。如圖2所示，所述新型二十輥軋機(jī)控制工藝的參數(shù)制定集成系統(tǒng)的軋機(jī)輥系包括：工作輥1、第一中間輥組、第二中間輥組、支承輥組，所述第一中間輥組包括對稱設(shè)置于所述工作輥1上方的中間輥ⅰ2和中間輥ⅱ3，所述第二中間輥組設(shè)置于所述第一中間輥組上方，所述第二中間輥組包括設(shè)置于兩側(cè)的驅(qū)動輥ⅰ4、驅(qū)動輥ⅱ6和設(shè)置于中間的自由輥5，所述第二中間輥組上方設(shè)置所述支承輥組，所述支承輥組包括設(shè)置于所述第二中間輥組兩側(cè)的單偏心支承輥ⅰ7和單偏心支承輥ⅱ10及設(shè)置于所述自由輥5上方的雙偏心支承輥ⅰ8和雙偏心支承輥ⅱ9。所述雙偏心支承輥ⅰ8的幾何圓心為o8，所述雙偏心支承輥ⅱ9的幾何圓心為o9，輥徑補(bǔ)償?shù)膱A心為(o11、o14)，壓下調(diào)整的圓心為(o8'、o9')，凸度調(diào)整的圓心為(o12、o13)。將輥系運(yùn)動簡化為桿系連接，輥間接觸載荷簡化為圓心連線方向，連接桿長則為所連接的兩軋輥半徑之和。φ角為連桿的幾何夾角，通過運(yùn)動幾何學(xué)可以建立輥縫大小和輥徑補(bǔ)償、壓下調(diào)整和輥型調(diào)整之間的映射關(guān)系。如圖3所示，軋輥之間各接觸點以字母a～l表示，各接觸點上的作用載荷分別以pa～pl表示。m1～m5為輥系之間滾動摩擦力臂，ρ為支承輥背襯軸承的摩擦圓半徑，α為輥間接觸作用載荷與相切兩輥中心連線之間的夾角，fagc為agc液壓缸的壓下載荷，pnp為軋制載荷。如圖5所示，軋制規(guī)程優(yōu)化模塊先采用等壓下率法進(jìn)行軋制道次、入口厚度和出口厚度的計算，然后采用遺傳算法進(jìn)行軋制規(guī)程優(yōu)化，使軋機(jī)在一定的約束條件下(最大壓下率、最大載荷、電機(jī)功率等)，控制各道次軋制力的分配，最優(yōu)分配各道次的入口厚度和出口厚度。具體實施步驟為：s1-1：輸入來料厚度、出口厚度、最大壓下率、最大軋制力等已知參數(shù)；s1-2：根據(jù)公式(1)預(yù)估算軋制道次；s1-3：確定等壓下率模式，并計算平均壓下率；s1-4：比較平均壓下率是否超限，若超限則道次數(shù)加1，并轉(zhuǎn)向步驟b；s1-5：計算入口厚度、出口厚度、軋制力；s1-6：比較軋制力是否超限，若超限則道次數(shù)加1，并轉(zhuǎn)向步驟b；s1-7：比較軋制道次是否超過6，若超過6則減1；s1-8：確定不同道次軋制載荷的比例；s1-9：根據(jù)等壓下率計算的各道次道次厚度為區(qū)間初始化優(yōu)化種群；s1-10：通過隱式bland-ford-hill模型計算軋制力；s1-11：檢查所計算的壓下率、軋制力等是否滿足約束條件，若滿足則轉(zhuǎn)向步驟l，否則轉(zhuǎn)向步驟s1-9；s1-12：計算軋制力成比例目標(biāo)函數(shù)以及種群中各個個體適應(yīng)度函數(shù)值，找出最大適應(yīng)度值，計算平均適應(yīng)度值。s1-13：對染色體進(jìn)行評價，按照輪盤賭法對染色體進(jìn)行選擇；s1-14：若在所給定的限制條件下，循環(huán)次數(shù)滿足種群的最大遺傳代數(shù)，則輸出最優(yōu)解，終止整個算法，否則轉(zhuǎn)向下一步驟；s1-15：按照自適應(yīng)遺傳算法的交叉概率和變異概率公式計算交叉概率和變異概率，并對染色體進(jìn)單切點交叉和變異操作，然后轉(zhuǎn)向步驟s1-9，生成新種群；s1-16：若無法滿足要求，則轉(zhuǎn)向步驟s1-7，道次數(shù)加1；若滿足則輸出結(jié)果。如圖6所示，彈性配輥需先計算彈性壓扁后的輥徑值，然后輸入一個較大的輥徑，按照求解輥縫的函數(shù)關(guān)系式求解輥縫，如果輥縫的相對誤差大于求解精度，則返回重新輸入工作輥徑，再次進(jìn)行求解。當(dāng)輥縫的相對誤差小于求解精度時，則停止迭代，此時輥徑即為符合要求的輥徑。具體實施步驟為：s2-1：輸入出口厚度、軋輥測量后的直徑等已知參數(shù)；s2-2：輸入輥徑補(bǔ)償角為-15°，壓下調(diào)整角為-30°；s2-3：選擇彈性配輥類型(彈性配輥模塊可分為第一中間輥求解、第二中間輥求解、工作輥求解)；s2-4：根據(jù)軋制道次的輥系載荷求解軋輥彈性壓扁值，修改輥徑；s2-5：輸入該道次的出口厚度；s2-6：輸入所求輥徑的初始值，進(jìn)行輥縫求解；若所計算的輥縫值與輸入的輥縫值之差的絕對值小于規(guī)定的誤差，則返回步驟s2-6，修改輥徑值；若小于規(guī)定的誤差則輸出結(jié)果。如圖7所示，力能參數(shù)計算模塊首先調(diào)用彈性配輥模塊進(jìn)行壓下調(diào)整角、輥系幾何角度的計算，輥系載荷求解過程中摩擦角與載荷關(guān)聯(lián)耦合，需要進(jìn)行反復(fù)迭代求解相關(guān)參數(shù)。具體實施步驟為：s3-1：輸入由“軋制規(guī)程優(yōu)化模塊”計算的出口厚度、軋制載荷、軋制力臂、軋制方向角、接觸弧長等數(shù)據(jù)；s3-2：輸入由“彈性配輥工藝模塊”輸入的輥徑、輥縫等數(shù)據(jù)；s3-3：進(jìn)行求解初始壓下調(diào)整角；s3-4：迭代求解αa、αc、αd、αg、pi、pj、αi等力能參數(shù)；s3-5：求解放大系數(shù)，傳遞扭矩等參數(shù)，輸出計算結(jié)果。提出一種新型二十輥軋機(jī)及其控制工藝集成系統(tǒng)，所述軋制規(guī)程優(yōu)化制定模塊采用等壓下率、軋制力成比例相結(jié)合的策略，通過智能優(yōu)化算法進(jìn)行軋制參數(shù)的優(yōu)化制定；所述彈性輥徑配輥模塊通過基于接觸剛度的輥系運(yùn)動模型，準(zhǔn)確計算接觸載荷作用下的軋輥直徑；所述力能參數(shù)計算模塊進(jìn)行運(yùn)行工況的驅(qū)動扭矩、輥系接觸載荷、載荷放大系數(shù)等參數(shù)的計算。不需要根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行軋機(jī)工藝參數(shù)的制定，從而充分發(fā)揮二十輥軋機(jī)的生產(chǎn)能力。所述軋制規(guī)程優(yōu)化制定模塊的輸入為來料厚度、成品厚度、帶材寬度、最大軋制力、最大壓下率、工作輥直徑等，輸出為軋制道次、總壓下率、各道次壓下率、軋制力、前后張力、軋制速度、軋制功率。在進(jìn)行軋制規(guī)程制定時，需要已知總的軋制道次n，根據(jù)二十輥軋機(jī)軋制過程的特點，采用最大壓下率法進(jìn)行初始預(yù)估軋制道次的計算，根據(jù)公式：軋制過程中第一道次帶鋼塑性較好增大壓下率，但由于酸洗工序后來料厚度波動限制了壓下量不能最大。后續(xù)道次隨著加工硬化的加劇，壓下率受到最大軋制力的限制而降低?？紤]終軋帶鋼的粗糙度，末道次用于帶材平整。因此設(shè)定各道次軋制力呈比例a分配。令軋制力和軋制力比值的總和比為λ，則軋制力按成比例分配策略的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為根據(jù)以上優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)obj，采用智能優(yōu)化算法進(jìn)行軋制規(guī)程優(yōu)化，使軋機(jī)在一定的約束條件下，控制各道次軋制力的分配，最優(yōu)分配各道次的入口厚度和出口厚度，使其滿足工藝及設(shè)備限制條件。所述彈性輥徑配輥模塊的輸入為輥徑補(bǔ)償偏心距、壓下調(diào)整偏心距、軋制道次的出口厚度，其中出口厚度由軋制規(guī)程制定模塊求解。根據(jù)的運(yùn)動幾何學(xué)可完成工作輥徑計算、第一中間輥徑計算、第二中間輥徑計算。傳統(tǒng)的方法將輥系看作剛體，無法考慮在運(yùn)行工況下輥系的輥縫變化，如工作輥和工件的彈性壓扁、輥系之間的彈性壓扁。本模塊考慮工作輥和工件的彈性壓扁、輥系之間的彈性壓扁，其中輥系之間的彈性壓扁δi為塔型輥系的輥子之間的輥徑在接觸載荷作用下的變化量為δi，根據(jù)hertz接觸理論僅考慮彈性壓扁的影響，則變化后的輥徑r′i變?yōu)閺椥暂亸脚漭伒幕驹瓌t為壓下調(diào)整和輥徑補(bǔ)償保持在最大開口度狀態(tài)，以確保軋輥具有足夠的控制余量。通過該方法可改善產(chǎn)品的輥徑選擇精度，延長軋輥的使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益。所述力能參數(shù)計算模塊的輸入為軋制規(guī)程優(yōu)化制定模塊求解的各道次出口厚度、軋制載荷、軋制力臂、軋制方向角、輥徑補(bǔ)償角等，該模塊需要借助輥徑配輥模塊確定壓下調(diào)整角。該模塊的輸出為輥系載荷、驅(qū)動扭矩、載荷放大系數(shù)等。輥系載荷可通過力系平衡條件進(jìn)行求解。其中，壓下齒輪齒條機(jī)構(gòu)上作用的載荷f8t和f9t分別為：agc液壓缸的作用力fagc為fagc＝((f8t+f9t)2+(f8r-f9r)2)0.5(8)軋機(jī)載荷放大系數(shù)kf，指軋制載荷pnp和液壓缸處載荷的比值，放大系數(shù)kf是多個參數(shù)的函數(shù)，具體公式如下。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種新型二十輥軋機(jī)控制工藝的參數(shù)制定集成系統(tǒng)，無需積累長期的生產(chǎn)數(shù)據(jù)就能采用來料厚度、成品厚度等進(jìn)行軋機(jī)控制工藝參數(shù)的制定，延長輥系的使用壽命，優(yōu)化軋機(jī)的工藝參數(shù)，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12