本技术的一种基于数据驱动的热流密度自适应系数计算方法,包括:采集冷却工艺参数、带钢信息参数和冷却水温度,作为输入特征参数,将热流密度自适应系数作为输出特征参数,由输入特征参数和输出特征参数构成原始数据集;对原始数据集进行数据清洗,划分为训练集、测试集和验证集;构建热流密度自适应系数stacking模型,采用混沌哈里斯鹰优化算法获得最优的基学习器数量及类型;采用混沌哈里斯鹰优化算法对最优基学习器的超参数进行寻优;将训练集输入到stacking模型中进行训练;采用测试集验证stacking模型的泛化性能;采集当前带钢信息参数,采用经过测试的stacking模型预测当前带钢的热流密度自适应系数。
背景技术
轧后冷却是热轧钢材轧制生产的重要工艺手段,通过控制带钢在冷却过程的温度与冷却路径,可获得预期微观组织与机械性能的热轧产品。随着市场对热轧产品质量要求的不断提高,带钢在冷却过程的温度控制精度也随之提高。然而轧后冷却是一个涉及多变量多因素的过程,且这些变量之间具有强耦合、非线性、时变性等特点,仅靠简化的传热模型很难对该过程进行高精度的定量描述。因此轧后冷却过程的温度控制一直本行业关注的重点与难点问题,尤其是针对带钢头部温度的控制,由于无法进行反馈控制,导致头部温度控制精度更低。在实际生产中引入模型修正系数成为一种简单且有效的方式,由于该系数一般直接参与传热模型的计算,因此针对不同钢种与规格的带钢,该系数初始值的大小直接决定了传热模型的计算精度,从而决定了带钢头部的温度控制精度。
为了提高轧后冷却过程传热模型的计算精度,国内学者针对不同的控制系统相继提出了不同的模型修正系数的计算方式。中国专利“CN105032951B一种提高超快冷温度模型精度和自学习效率的控制方法”综合考虑了钢种物性参数、钢板规格尺寸、介质水温、钢板温度、时效等影响因素对换热系数的影响。构建一种多维空间关系,有效的描述了不同影响因素作用下的各换热系数之间的联系。快速准确的预测出目标影响条件下的换热系数的值,最终实现温度模型的精确控制。中国专利“CN111814861B一种基于双自学习模型的在线冷却控制方法”结合无监督空间聚类模型和有监督的深度神经网络预测模型的特点,建立了双自学习模型并行、权重共享的系统结构。实现了在低成本数据量条件下,快速进行组合式自学习,提高了整体控冷系统的鲁棒性和学习效率。中国专利“CN108446454B一种提高层冷模型设定计算精度的方法”考虑穿带速度对传热的影响,根据带钢钢种、冷却策略、目标厚度层别和目标卷取温度层别,建立穿带速度影响系数函数。将穿带速度影响系数用于修正水冷自学习系数。有效解决了层冷模型设定计算精度不高的问题。中国专利“CN104942025B针对热轧卷取温度模型停轧后遗传系数补偿方法”针对热轧卷取温度模型停轧后遗传系数补偿方法,能在轧线停轧时对遗传系数进行适当补偿,当轧线恢复开轧后,可将卷取温度基本控制在公差范围内,从而减少质量损失。
上述研究一定程度上提高了传热模型的计算精度,但基本上都只是考虑单个因素对传热的影响。而带钢在冷却区的温度变化受轧制速度,钢种,规格及冷却水温度,压力,冷却模式等多种因素的影响。尤其是随着市场订单趋于小批量,多样化,在生产中钢种及规格频繁变化,对传热模型计算精度的影响更加显著。而上述发明对钢种,规格,冷却水状态及冷却模式并未考虑。
实现思路