[發(fā)明專利]一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重卷產(chǎn)線張力組模型計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010116173.5
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111400870A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李明宇;李曉剛;王映紅;高國慶;張科科;么坤;孫曉光;秦建偉
• 申請（專利權(quán)）人: 唐山鋼鐵集團有限責(zé)任公司;河鋼股份有限公司唐山分公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14;G06N3/08
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13108
• 代理人: 趙幸

本發(fā)明涉及一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重卷產(chǎn)線張力組模型計算方法，屬于冶金自動化技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是：設(shè)計BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)層數(shù)；設(shè)計BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)輸入層和網(wǎng)絡(luò)輸出層節(jié)點；確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移函數(shù)，轉(zhuǎn)移函數(shù)選取Sigmoid性函數(shù)；根據(jù)原料鋼卷PDI信息對重卷產(chǎn)線張力模型進行在線自適應(yīng)控制，得到開卷機張力、拉矯機張力、檢查站張力和卷取機張力，存入數(shù)據(jù)庫后傳輸給現(xiàn)場產(chǎn)線進行生產(chǎn)應(yīng)用。本發(fā)明的有益效果是：實現(xiàn)了張力組的實時控制并且得到了最優(yōu)重卷產(chǎn)線的張力組設(shè)定值，解決了人工計算造成的誤差偏大問題，提高了重卷產(chǎn)線成品鋼卷質(zhì)量，降低了設(shè)備故障率和人工成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重卷產(chǎn)線張力組模型計算方法，屬于冶金自動化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

重卷機組是現(xiàn)代帶鋼生產(chǎn)中的一個重要的組成部分，它由開卷機展開后，送到切頭剪，切除帶鋼頭尾不符合要求的部分。帶頭送至焊機與上一卷帶尾進行焊接，通過兩彎兩矯矯直機改善板型、經(jīng)圓盤剪進行切邊。然后到達帶鋼檢查站進行表面檢查。隨后帶鋼送到靜電涂油機進行涂油處理，然后送卷取機進行卷取。當(dāng)卷重達到規(guī)定值后，由分切剪分卷。重卷產(chǎn)線的開卷機張力、拉矯機張力、卷取機張力和檢查站張力組成的張力組在現(xiàn)場實際生產(chǎn)中具有重要作用，重卷產(chǎn)線的張力系統(tǒng)張力組計算的精確度直接影響重卷產(chǎn)線的成品鋼卷的合格率和重卷產(chǎn)線設(shè)備故障率。已有技術(shù)中重卷產(chǎn)線采用人工計算張力的方法，人工計算的張力誤差比較大，時間成本和人工成本比較高，成品卷合格率低，重卷設(shè)備故障率高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重卷產(chǎn)線張力組模型計算方法，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層數(shù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)的輸入節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)輸出節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值、轉(zhuǎn)移函數(shù)和學(xué)習(xí)率；把BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和重卷產(chǎn)線的張力系統(tǒng)相結(jié)合，采用原料卷數(shù)據(jù)、重卷張力模型和現(xiàn)場生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)綜合計算的方式，依靠張力模型、原料卷數(shù)據(jù)和現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)交互，把原料鋼卷的PDI數(shù)據(jù)作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層節(jié)點，把張力系統(tǒng)數(shù)據(jù)作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出層節(jié)點，計算出最優(yōu)的重卷張力組設(shè)定值，輸出給現(xiàn)場產(chǎn)線進行生產(chǎn)應(yīng)用，采用在線調(diào)整的方式對重卷張力系統(tǒng)進行自適應(yīng)控制，解決了人工計算造成的誤差偏大問題，有效的控制了人工成本，提高了重卷產(chǎn)線成品鋼卷的合格率，降低設(shè)備的故障率，提高了重卷產(chǎn)線成品鋼卷質(zhì)量，有效地解決了背景技術(shù)中存在的上述問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重卷產(chǎn)線張力組模型計算方法，

包含以下步驟：步驟a、確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)層數(shù)；

步驟b、確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)輸入層和網(wǎng)絡(luò)輸出層節(jié)點，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層節(jié)點選取鋼卷入口寬度、鋼卷入口厚度、鋼卷材料密度、鋼卷出口寬度、鋼卷出口內(nèi)徑和延伸率，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出層節(jié)點選取開卷機張力、拉矯機張力、檢查站張力和卷取機張力；

步驟c、確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移函數(shù)，轉(zhuǎn)移函數(shù)選取Sigmoid性函數(shù)，設(shè)置學(xué)習(xí)率為0.05，輸入層和輸出層的初始權(quán)值選取較小的隨機數(shù)；

步驟d、重卷產(chǎn)線生產(chǎn)時，重卷過程自動化系統(tǒng)oracle數(shù)據(jù)庫自動接收廠級系統(tǒng)發(fā)送的原料鋼卷PDI信息，選取鋼卷入口寬度、鋼卷入口厚度、鋼卷材料密度、鋼卷出口寬度、鋼卷出口內(nèi)徑和延伸率作為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層節(jié)點；

步驟e、采用在線調(diào)整方式，當(dāng)重卷現(xiàn)場系統(tǒng)誤差偏大時， BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的張力模型進行自適應(yīng)控制，將優(yōu)化后的開卷機張力、拉矯機張力、檢查站張力和卷取機張力，存入重卷過程自動化oracle數(shù)據(jù)庫后傳輸給重卷現(xiàn)場產(chǎn)線進行生產(chǎn)應(yīng)用。

所述步驟a中，采用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

所述步驟c中，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層轉(zhuǎn)移函數(shù)選取正負對稱的Sigmod函數(shù): ，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出層的轉(zhuǎn)移函數(shù)選取非負的Sigmod函數(shù)：。