一種45號六角鋼管質(zhì)量預(yù)報(bào)與控制方法

　　一種45號六角鋼管質(zhì)量在線檢測與控制方法，實(shí)時(shí)性好，可靠性和精度高。

　　45號六角鋼管主要應(yīng)用于石油工業(yè)、航空工業(yè)、汽車工業(yè)、國防工業(yè)和城市公用事業(yè)等方面，其質(zhì)量的好壞關(guān)系重大。45號六角鋼管生產(chǎn)的各工序環(huán)節(jié)都對產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)測有嚴(yán)格的要求。這是因?yàn)楦鞯郎a(chǎn)工序都有可能出現(xiàn)廢品或次品，如果前一工序出現(xiàn)的缺陷或廢品不能及時(shí)檢測出來，在后面工序中繼續(xù)加工時(shí)，不僅不能提高設(shè)備的有效利用率，而且會造成能源的浪費(fèi)。管坯穿孔生產(chǎn)是45號六角鋼管成型的第一道工序，穿孔得到的45號六角鋼管質(zhì)量對最終產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。管坯穿孔生產(chǎn)過程是具有多時(shí)段、復(fù)雜非線性、動(dòng)態(tài)多變量等特性的間歇生產(chǎn)過程，這使得45號六角鋼管質(zhì)量與過程變量之間的關(guān)系比較復(fù)雜。在實(shí)際中由于生產(chǎn)的連續(xù)性和檢測儀器的限制，45號六角鋼管質(zhì)量無法實(shí)時(shí)測量得到。它的監(jiān)測需通過技術(shù)人員定期抽查來完成，其控制主要由操作工人依靠經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。雖然部分學(xué)者利用有限元理論建立了45號六角鋼管形變、扭轉(zhuǎn)角度、內(nèi)外裂紋和多余應(yīng)變等質(zhì)量信息與生產(chǎn)工藝參數(shù)之間的關(guān)系，但很難利用有限元法對其工藝參數(shù)與質(zhì)量參數(shù)建立一一對應(yīng)的映射關(guān)系。文獻(xiàn)記載有利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立了輥型、送進(jìn)角和頂頭前伸量等工藝參數(shù)與45號六角鋼管質(zhì)量關(guān)系模型。但由于建模方法和所選工藝參數(shù)的限制，所建立的質(zhì)量模型精度不高。在間歇生產(chǎn)過程的質(zhì)量預(yù)報(bào)中，MPCA、MPLS及其改進(jìn)方法經(jīng)常被采用。傳統(tǒng)的MPCA、MPLS方法在線監(jiān)視策略的實(shí)施依賴于對過程測量變量未來數(shù)據(jù)點(diǎn)的估計(jì)。盡管Nomikos和MacGregor[8]提出了三種預(yù)估未反應(yīng)完數(shù)據(jù)的方法,但是由于預(yù)估時(shí)沒有考慮采樣數(shù)據(jù)之間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系,所以易造成質(zhì)量預(yù)報(bào)誤差較大。目前雖已提出的建立多MPCA模型的方法雖然解決了對未來數(shù)據(jù)點(diǎn)的預(yù)估問題，但其更適合于應(yīng)用在故障診斷中。因?yàn)?5號六角鋼管質(zhì)量的形成是一個(gè)連續(xù)過程，與各個(gè)生產(chǎn)時(shí)段時(shí)刻密切相關(guān)，很難用某個(gè)子時(shí)段的預(yù)報(bào)模型去表達(dá)。

　　本發(fā)明的目的，是提供一種無管質(zhì)量預(yù)報(bào)與控制方法，能大幅度提高斜軋穿孔生產(chǎn)的45號六角鋼管的質(zhì)量，降低維護(hù)費(fèi)用，實(shí)時(shí)性好，精度高。

　　針對管坯穿孔過程的復(fù)雜性，可將其分為一次不穩(wěn)定穿孔、穩(wěn)定穿孔和二次不穩(wěn)定穿孔三個(gè)子時(shí)段。本發(fā)明人提出了基于方差子時(shí)段MPLS方法來建立45號六角鋼管質(zhì)量預(yù)測模型。該方法依據(jù)穿孔生產(chǎn)時(shí)段劃分過程變量，并在每個(gè)子時(shí)段取相關(guān)過程變量的方差作為輸入變量，克服了傳統(tǒng)MPLS方法模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計(jì)算負(fù)荷大的缺點(diǎn)，解決了多時(shí)段間歇生產(chǎn)中模型對變量小幅波動(dòng)不敏感問題，避免了建模和預(yù)報(bào)過程中的數(shù)據(jù)不等長問題，易于實(shí)現(xiàn)45號六角鋼管質(zhì)量的在線建模與預(yù)測。仿真表明，基于方差子時(shí)段MPLS方法模型比傳統(tǒng)的MPLS模型具有更高的回歸和預(yù)測精度，為斜軋穿孔45號六角鋼管質(zhì)量的提高提供了更有效的手段。