本發(fā)明涉及一種基于性能預(yù)測(cè)的寬厚板母板頭尾優(yōu)化剪切方法，屬于寬厚板生產(chǎn)控制方法領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、寬厚板作為鋼鐵工業(yè)最重要的產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要的作用，一般用于造船、建筑、工程機(jī)械、橋梁、軍工、焊管、容器等。寬厚板多采用熱機(jī)械軋制（tmcp）生產(chǎn)，軋制過(guò)程為多道次往復(fù)軋制，寬厚板在生產(chǎn)過(guò)程中頭部、尾部存在三維散熱，鋼板頭部和尾部溫度低，鋼板控制冷卻時(shí)，鋼板頭部先進(jìn)入水冷系統(tǒng)，尾部后進(jìn)入水冷系統(tǒng)，因此頭部、尾部與鋼板中間部分在軋制過(guò)程存在溫度差，特別是tmcp（thermo?mechanicalcontrol?process）鋼板，冷卻鋼板沿長(zhǎng)度方向進(jìn)入水冷系統(tǒng)的時(shí)間、溫度不同，導(dǎo)致冷卻后鋼板長(zhǎng)度方向組織、機(jī)械性能存在波動(dòng)，出現(xiàn)頭尾機(jī)械性能偏差大，甚至部分性能超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，客戶在頭尾取樣后再次檢驗(yàn)機(jī)械性能不合格。

2、在寬厚板的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中，軋制母板的剪切工藝是其關(guān)鍵步驟，它對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量和成本有著重要影響。目前的寬厚板頭尾剪切一般按照頭尾同等切除量計(jì)算，保證剪切后的母板尺寸符合合同訂單的尺寸要求。部分優(yōu)化剪切算法主要考慮軋后母板的表面質(zhì)量和形狀，如一種基于表面質(zhì)量在線評(píng)估的中厚板優(yōu)化剪切控制方法（cn?110216319a）、一種基于形狀識(shí)別的寬厚板優(yōu)化剪切方法（cn?112894489?a）、一種基于機(jī)器視覺(jué)的熱軋帶鋼優(yōu)化剪切方法（cn?113198854?b）等，均通過(guò)機(jī)器識(shí)別技術(shù)來(lái)識(shí)別表面缺陷，和鋼板表面形狀，進(jìn)行優(yōu)化剪切，沒(méi)有考慮鋼板頭部和尾部性能波動(dòng)，頭部和尾部機(jī)械性能波動(dòng)容易造成鋼板性能不合，鋼板的同板機(jī)械性能偏差大，影響后續(xù)客戶的生產(chǎn)和加工等。專利cn117655108?a提供了軋制大板的在線優(yōu)化剪切方法及系統(tǒng)，主要通過(guò)監(jiān)控軋制過(guò)程和剪切過(guò)程參數(shù)進(jìn)行剪切優(yōu)化。cn?112836305?a提供了一種寬厚板剪切策略計(jì)算方法，通過(guò)輪廓儀采集寬厚板母板輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)以及寬厚板母板的長(zhǎng)度和寬度，計(jì)算寬厚板母板的切頭長(zhǎng)度、切尾長(zhǎng)度、寬度的剪切策略。所有的這些優(yōu)化專利主要根據(jù)表面缺陷、表面質(zhì)量、平面形狀和頭尾輪廓等進(jìn)行優(yōu)化，沒(méi)有考慮鋼板同板長(zhǎng)度方向的性能差別，寬厚板生產(chǎn)過(guò)程中沿長(zhǎng)度方向存在溫度變化，寬厚板長(zhǎng)度方向上的機(jī)械性能也存在波動(dòng)，甚至出現(xiàn)頭尾機(jī)械性能不符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。如何通過(guò)優(yōu)化剪切來(lái)減少性能波動(dòng)，也是困擾企業(yè)的難題。

3、同時(shí)，寬厚板的機(jī)械性能檢測(cè)為鋼板生產(chǎn)完成后，切割試樣送檢測(cè)中心加工檢測(cè)，切割試樣取在鋼板頭部或者鋼板中間，試樣檢測(cè)代表母板的某一個(gè)位置，不能反映母板縱向鋼板的整體性能，且檢測(cè)中心機(jī)械性能檢測(cè)一般選擇一個(gè)試樣，不能很好的全面反映母板沿長(zhǎng)度方向上的機(jī)械性能；性能檢測(cè)存在一定的滯后性，寬厚板母板頭部、尾部的剪切一般是在線進(jìn)行，因此母板是在鋼板機(jī)械性能沒(méi)有全面檢測(cè)的情況下完成。

4、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)鋼鐵制造業(yè)工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，在基于傳統(tǒng)物理冶金模型性能預(yù)測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)上，引入了工業(yè)大數(shù)據(jù)，工業(yè)大數(shù)據(jù)性能預(yù)測(cè)模型更能貼近生產(chǎn)實(shí)踐，為此基于工業(yè)大數(shù)據(jù)的寬厚板機(jī)械性能實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)技術(shù)得到生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注，如何將性能預(yù)測(cè)技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)一線去指導(dǎo)生產(chǎn)，優(yōu)化工藝參數(shù)，是科研院校和生產(chǎn)企業(yè)共同面臨的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于性能預(yù)測(cè)的寬厚板母板頭尾優(yōu)化剪切方法，解決了寬厚板母板頭尾性能波動(dòng)造成的同板機(jī)械性能偏差大或者頭尾機(jī)械性能不合等問(wèn)題。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種基于性能預(yù)測(cè)的寬厚板母板頭尾優(yōu)化剪切方法，針對(duì)的寬厚板為單機(jī)架或者雙機(jī)架軋機(jī)軋制形成的寬厚板，具體包括以下步驟：

4、步驟s1：基于mes系統(tǒng)獲取歷史寬厚板軋制數(shù)據(jù)，所述的軋制數(shù)據(jù)包括板坯寬度w、長(zhǎng)度l以及厚度h，軋制后的寬度w、長(zhǎng)度l以及厚度h；還包括對(duì)寬厚板母板頭尾切割定尺后的目標(biāo)長(zhǎng)度、確定切掉的頭部圓弧、確定切掉的尾部圓弧以及軋后鋼板長(zhǎng)度l；

5、步驟s2：在軋制結(jié)束后，在鋼板長(zhǎng)度方向選定采樣長(zhǎng)度，在采樣長(zhǎng)度上選取 n個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)，實(shí)時(shí)記錄各個(gè)采樣點(diǎn)的終軋表面溫度、水冷開(kāi)始后鋼板的開(kāi)冷表面溫度以及水冷結(jié)束后鋼板的終冷表面溫度， i=1,2,…… n；

6、其中，采樣長(zhǎng)度為鋼板長(zhǎng)度減去頭部和尾部后的最小切割長(zhǎng)度，將采樣長(zhǎng)度分成若干段，采樣點(diǎn)分布在每段上；

7、步驟s3：將步驟s1與步驟s2得到的數(shù)據(jù)形成樣本集，基于樣本集構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，最終得到性能預(yù)測(cè)模型；通過(guò)性能預(yù)測(cè)模型實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)得到軋制后冷卻過(guò)程的寬厚板母板的力學(xué)性能數(shù)據(jù)；

8、步驟s4：基于性能預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)得到 m個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)的 n個(gè)性能數(shù)據(jù)，從 m個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)中確定性能指標(biāo)波動(dòng)最大的一個(gè)，定義為 k，將性能指標(biāo) k作為進(jìn)行優(yōu)化剪切的計(jì)算指標(biāo)；

9、步驟s5：繼續(xù)從mes系統(tǒng)中獲得對(duì)寬厚板母板頭尾切割定尺后的目標(biāo)長(zhǎng)度、確定切掉的頭部圓弧、確定切掉的尾部圓弧以及軋后鋼板長(zhǎng)度l；

10、步驟s6：根據(jù)選定的第 k個(gè)性能指標(biāo)，從寬厚板母板的 n個(gè)性能數(shù)據(jù)中選擇連續(xù)的 u個(gè)數(shù)值，即為 u個(gè)連載的性能指標(biāo)；

11、通過(guò)計(jì)算 u個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差，選取最小連續(xù) u個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)，其中，設(shè)定連載從 v開(kāi)始，至 v+ u-1結(jié)束，則確定目標(biāo)長(zhǎng)度 v的具體數(shù)值；

12、步驟s7：結(jié)合步驟s6與步驟s7，確定頭部切割總長(zhǎng)度以及尾部切割長(zhǎng)度，將獲取的頭部切割總長(zhǎng)度以及尾部切割長(zhǎng)度發(fā)送至切頭剪控制系統(tǒng)，對(duì)寬厚板母板發(fā)送剪切命令，完成頭部和尾部的切割；

13、進(jìn)一步的，步驟s1中，軋制后的寬度w、厚度h分別通過(guò)測(cè)寬儀、測(cè)厚儀進(jìn)行測(cè)量并處理后得到，軋制后的長(zhǎng)度l計(jì)算公式為：；

14、進(jìn)一步的，步驟s2中，設(shè)定采樣長(zhǎng)度為s，則， n取整數(shù)；

15、進(jìn)一步的，步驟s3中，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包括輸入層和輸出層，所述輸入層用于訓(xùn)練學(xué)習(xí)樣本的輸入項(xiàng)包括寬厚板母板的化學(xué)成分、歷史寬厚板軋制數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)工藝參數(shù)，所述輸出層的期望輸出項(xiàng)包括軋制后冷卻過(guò)程的寬厚板母板的力學(xué)性能數(shù)據(jù)；

16、進(jìn)一步的，步驟s4中，確定優(yōu)化剪切的計(jì)算指標(biāo)的具體步驟為：

17、步驟s41，根據(jù)性能預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)得到m個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)的n個(gè)性能數(shù)據(jù)得到矩陣：

18、；

19、步驟s42，計(jì)算每個(gè)性能指標(biāo)的平均值，計(jì)算公式為，其中，j表示第j個(gè)性能指標(biāo)，i表示第i個(gè)計(jì)算的性能數(shù)據(jù)，n表示采樣點(diǎn)數(shù)，得到每個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)的平均值式為：；

20、步驟s43，計(jì)算每個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差，計(jì)算公式為：，其中，；得到的力學(xué)性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差式為：；

21、步驟s44，通過(guò)步驟s42得到的每個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)的平均值、步驟s43得到的每個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算離散系數(shù)，計(jì)算公式為，得到離散系數(shù)式為：；

22、步驟s45，將步驟s44計(jì)算得到 m個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)的離散系數(shù)進(jìn)行排序，得到最大的離散度為，則第 k個(gè)性能指標(biāo)波動(dòng)最大，即將性能指標(biāo) k作為進(jìn)行優(yōu)化剪切的計(jì)算指標(biāo)；

23、進(jìn)一步的，步驟s6中的具體步驟為：

24、步驟s61，得到的 u個(gè)連載的性能指標(biāo)中，，其中，寬厚板母板頭尾切割定尺后的目標(biāo)長(zhǎng)度從mes系統(tǒng)中獲得， u取整數(shù)，且；

25、步驟s62，根據(jù)選擇的第 k個(gè)性能指標(biāo)，得到第 k個(gè)性能指標(biāo)的平均值，標(biāo)準(zhǔn)差；

26、步驟s63，從寬厚板母板第 k個(gè)性能指標(biāo)的 n個(gè)性能數(shù)據(jù)中，選擇連續(xù)的 u個(gè)數(shù)值；步驟s64，計(jì)算 u個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差，具體為；

27、步驟s64，對(duì)連續(xù)的 u個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排序，選取最小的連續(xù) u個(gè)性能指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)，其中，，，最終確定切割軋制后目標(biāo)長(zhǎng)度 v內(nèi)性能標(biāo)準(zhǔn)差最小為；

28、進(jìn)一步的，步驟s7中，通過(guò)步驟s5，從mes系統(tǒng)中獲得確定切掉的頭部圓弧后，計(jì)算得到頭部切割長(zhǎng)度，計(jì)算公式為，則頭部切割總長(zhǎng)度為，尾部切割長(zhǎng)度為。

29、通過(guò)以上技術(shù)方案，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

30、1、本發(fā)明提供的基于性能預(yù)測(cè)的寬厚板母板頭尾優(yōu)化剪切方法，以鋼板生產(chǎn)過(guò)程中的工業(yè)大數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行分析，能夠更好地了解鋼板生產(chǎn)的規(guī)律與特點(diǎn)，為后續(xù)性能預(yù)測(cè)與優(yōu)化提供夯實(shí)的基礎(chǔ)；

31、2、本發(fā)明提供的基于性能預(yù)測(cè)的寬厚板母板頭尾優(yōu)化剪切方法，充分考慮實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中母板縱向性能的波動(dòng)，在鋼板生產(chǎn)完成后進(jìn)行母板沿長(zhǎng)度方向的通板性能預(yù)測(cè)，能夠全面了解母板不同位置的性能表現(xiàn)，為后續(xù)的剪切優(yōu)化提供精準(zhǔn)參考；

32、3、本發(fā)明提供的基于性能預(yù)測(cè)的寬厚板母板頭尾優(yōu)化剪切方法，根據(jù)預(yù)測(cè)的性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，尤其是選擇性能波動(dòng)最大的一個(gè)指標(biāo)作為剪切優(yōu)化的性能指標(biāo)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，可以有效地提高鋼板的整體質(zhì)量；同時(shí)，考慮該性能指標(biāo)從頭到尾的性能表現(xiàn)，可以更全面地了解母板在長(zhǎng)度方向上的性能變化情況；

33、4、本發(fā)明提供的基于性能預(yù)測(cè)的寬厚板母板頭尾優(yōu)化剪切方法，在考慮波動(dòng)最大的性能指標(biāo)在長(zhǎng)度方向的性能后，選擇該性能指標(biāo)最均勻的部分，合理計(jì)算母板頭尾的剪切量，去除母板頭尾性能較差的部分，現(xiàn)鋼板頭尾優(yōu)化剪切，減少頭尾性能超標(biāo)準(zhǔn)值造成的改判，減少母板的同板性能差，達(dá)到優(yōu)化剪切控制目的。