本章提出的多目标函数优化算法已成功应用于某1450mm五机架冷连轧机组的过程控制系统中。
现场随机抽取一种常规规格带钢和一种极薄规格带钢,其来料主要数据如表4-5所示,分别采用传统禁忌搜索(TS)算法和改进的CBRTS算法进行轧制规程多目标优化计算,分析两种算法的控制效果。
表4-5 来料主要数据
对于两种带钢,均给定禁忌搜索算法初始值ξh=0.1,ξT=0.05,初始禁忌长度为3,终止频率为5,各目标函数对应的加权系数λP∶λT∶λσ=1∶1∶1。对两种算法的迭代过程进行比较,如图4-18所示,其中图4-18(a)为常规规格带钢的对比结果,图4-18(b)为极薄规格带钢的对比结果。
从图4-18中可以看出,对于常规规格带钢SPCC,CBRTS经过115次搜索第一次收敛到最优目标函数值19.83173,此后分别于第261次、第303次、第441次和第500次收敛于全局最优解;而TS经过209次搜索第一次收敛到最优目标函数值20.47073,此后分别于第393次、第581次、第718次和第1000次收敛于全局最优解;对于极薄规格带钢MRT-2.5,CBRTS经过230次搜索第一次收敛到最优目标函数值7.2153,此后分别于第274次、第310次、第348次和第378次收敛于全局最优解;TS经过479次搜索第一次收敛到最优目标函数值7.41327,此后分别于521次、第575次、第606次和第653次收敛于全局最优解。分析结果表明,与TS相比,CBRTS具有较快的下降速度,同时CBRTS收敛于一个较小的目标函数值,说明其具有更高的控制精度。
图4-18 两种算法迭代过程比较
(a)SPCC;(b)MRT -2.5
将分别采用TS和CBRTS计算的轧制规程多目标优化结果进行对比,对比结果如表4-6和表4-7所示。
表4-6 轧制规程对比(SPCC)(www.xing528.com)
注:1tf(吨力)=9.8×103N。
表4-7 轧制规程对比(MRT-2.5)
同时为了更直观地进行比较,将两种轧制规程中各机架的压下率、厚度、功率和轧制力的分配情况绘制成如图4-19和图4-20所示。
图4-19 两种轧制规程厚度和压下率分配对比
(a)SPCC;(b)MRT -2.5
通过对比可以看出,CBRTS与TS相比具有更快的收敛速率,CBR技术的引入大大增强了算法的局部收敛能力和收敛性;同时采用CBRTS算法计算的轧制规程合理高效地利用了各机架的电机功率,设定的负荷分配和轧制力分配更加均衡,在满足工艺和设备要求的前提下,充分发挥了设备能力,并且提高了生产效率。
图4-20 两种轧制规程功率和轧制力分配对比
(a)SPCC;(b)MRT -2.5
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