[發(fā)明專利]一種軋機(jī)扭振預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310753422.1
• 申請(qǐng)日: 2013-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN103752620B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白晶;武海巍;邢吉生;牛國(guó)成;浦鐵成;徐宇;楊勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北華大學(xué)
• 主分類號(hào): B21B37/00
• 分類號(hào): B21B37/00;G06F19/00
• 代理公司: 北京神州華茂知識(shí)產(chǎn)權(quán)有限公司 11358
• 代理人: 吳照幸

本發(fā)明涉及一種軋機(jī)扭振預(yù)測(cè)方法，包括搭建扭振實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并通過實(shí)時(shí)采用最佳核函數(shù)和參數(shù)的方法，尋找出最佳的軋機(jī)扭振預(yù)測(cè)模型。扭振實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由驅(qū)動(dòng)端的交流變頻電動(dòng)機(jī)、減速器，負(fù)載端的工作軋輥，扭振傳感器、彈性連接軸、測(cè)速傳感器和上位機(jī)組成，測(cè)速傳感器用來測(cè)量交流變頻電機(jī)通過減速器后傳輸給彈性連接軸的速度，該速度用來代表軋機(jī)的軋制速度，扭振傳感器則用來測(cè)量彈性連接軸中的扭矩大小，兩個(gè)傳感器通過上位機(jī)中的串口將檢測(cè)到的信號(hào)傳輸給上位機(jī)。本發(fā)明扭振預(yù)測(cè)過程簡(jiǎn)單，預(yù)測(cè)精度高，增加了扭振客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，步驟清晰，省時(shí)，省力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于支持向量機(jī)預(yù)測(cè)的軋機(jī)扭振預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代工業(yè)對(duì)板帶鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量要求日益提高，對(duì)軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)提出了高精度、高動(dòng)態(tài)性的技術(shù)要求，而在實(shí)際生產(chǎn)中，常常會(huì)出現(xiàn)由于負(fù)載擾動(dòng)的影響、輥隙潤(rùn)滑狀況、軋機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)等引發(fā)的扭振，阻礙了生產(chǎn)出高質(zhì)量和高精度的板帶鋼鐵產(chǎn)品，并且對(duì)軋機(jī)機(jī)械設(shè)備帶來了嚴(yán)重?fù)p壞。這種扭振往往是瞬時(shí)的、隨機(jī)的，不具有周期性的特點(diǎn)，因此，利用建立參數(shù)方程的方法，對(duì)軋機(jī)扭振進(jìn)行預(yù)測(cè)是不容易實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)有軋機(jī)扭振預(yù)測(cè)中存在的需要過多依靠技術(shù)人員的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)、難以建立準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)參數(shù)方程、現(xiàn)有的預(yù)測(cè)模型復(fù)雜、不能實(shí)時(shí)調(diào)整預(yù)測(cè)模型以便提高預(yù)測(cè)精度的問題。

支持向量機(jī)是一種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，在解決小樣本、非線性及高維模式識(shí)別中表現(xiàn)出許多特有的優(yōu)勢(shì)，支持向量機(jī)中的核函數(shù)和參數(shù)優(yōu)化程度影響著構(gòu)建模型的預(yù)測(cè)精度和泛化能力，本發(fā)明通過實(shí)時(shí)采用最佳核函數(shù)和參數(shù)的方法，尋找出最佳的軋機(jī)扭振預(yù)測(cè)模型。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種軋機(jī)扭振預(yù)測(cè)方法，主要通過支持向量機(jī)，采用多項(xiàng)式核函數(shù)、高斯核函數(shù)，輸入產(chǎn)品表面質(zhì)量的參數(shù)、輥隙潤(rùn)滑情況的參數(shù)及其他不確定因素的參數(shù)，實(shí)時(shí)比較采用不同核函數(shù)時(shí)輸出的軋機(jī)扭振預(yù)測(cè)精度，利用實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)精度最高的核函數(shù)對(duì)該軋機(jī)扭振進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過支持向量機(jī)不斷尋找和利用對(duì)扭振預(yù)測(cè)精度最高的核函數(shù)，實(shí)時(shí)對(duì)軋機(jī)的扭振進(jìn)行預(yù)測(cè)，通過扭振預(yù)測(cè)值，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)軋機(jī)扭振情況的提前預(yù)知，便于技術(shù)人員提前采取相應(yīng)的補(bǔ)償控制方法，抑制軋機(jī)主傳動(dòng)扭振的發(fā)生。

一種軋機(jī)扭振預(yù)測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟：

1)搭建扭振實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，扭振實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由驅(qū)動(dòng)端的交流變頻電動(dòng)機(jī)、減速器，負(fù)載端的工作軋輥，扭振傳感器、彈性連接軸、測(cè)速傳感器和上位機(jī)組成，測(cè)速傳感器用來測(cè)量交流變頻電動(dòng)機(jī)通過減速器后傳輸給彈性連接軸的速度，該速度用來代表軋機(jī)的軋制速度，當(dāng)驅(qū)動(dòng)端的交流變頻電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與負(fù)載端的轉(zhuǎn)速存在轉(zhuǎn)速差時(shí)，會(huì)在彈性連接軸中產(chǎn)生扭矩，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，扭振傳感器則用來測(cè)量彈性連接軸中的扭矩大小，兩個(gè)傳感器通過上位機(jī)中的串口將檢測(cè)到的信號(hào)傳輸給上位機(jī)，上位機(jī)中安裝支持向量機(jī)；

2)模擬主傳動(dòng)系統(tǒng)在非線性參數(shù)下的扭振情況：在扭振試驗(yàn)平臺(tái)上，v表示軋機(jī)的軋制速度；p表示軋制精度；sq表示鋼鐵產(chǎn)品表面質(zhì)量；rl表示輥隙潤(rùn)滑情況；uf表示其他不確定因素；對(duì)于v、p、sq、rl取不同的組合值，用c表示，c(n)表示第n個(gè)組合值；uf(n)表示第n個(gè)隨機(jī)數(shù)；用扭振傳感器檢測(cè)扭振信號(hào)，得到在外界干擾情況下的扭振響應(yīng)，用參數(shù)vr表示，vr(n)表示第n個(gè)扭振響應(yīng)值；

3)取v、p、sq、rl的30組不同組合，用c(1)～c(30)表示，同時(shí)取相對(duì)應(yīng)的uf(1)～uf(30)共30個(gè)隨機(jī)數(shù)，把c(n)、uf(n)歸一化；用扭振傳感器檢測(cè)得到1～25組每一組組合對(duì)應(yīng)的扭振響應(yīng)vr；將前20組的c(1)～c(20)、uf(1)～uf(20)和vr(1)～vr(20)作為訓(xùn)練集；

4)支持向量機(jī)利用grid-search算法尋找最佳懲罰參數(shù)c和gamma值，采用多項(xiàng)式核函數(shù)對(duì)訓(xùn)練集進(jìn)行訓(xùn)練，得到預(yù)測(cè)模型1，用model1表示，支持向量機(jī)采用高斯核函數(shù)對(duì)訓(xùn)練集進(jìn)行訓(xùn)練，得到預(yù)測(cè)模型2，用model2表示；