CN112589063B - 大方坯连铸轻压下压力的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大方坯连铸压力的控制方法及系统，其方法包括通过铸坯热跟踪模型实时获取铸坯表面温度集合和相对压下量集合；分别对获取的铸坯表面温度集合和相对压下量集合进行模糊化处理，获取表面温度模糊集合和相对压下量模糊集合；根据铸坯表面温度模糊集合和相对压下量模糊集合，获取大方坯连铸轻压下的压力值；根据模糊控制规则，确定与压力值相对应的预先获取的压力模糊集合；对压力模糊集合进行反模糊化处理，并通过压力控制器对反模糊化处理的数据进行处理，确定压下辊的位移，以实现大方坯连铸轻压下压力的控制。利用本发明，能够解决目前无法在常规情况下实现大方坯连铸轻压下智能压力控制的问题。

Description

大方坯连铸轻压下压力的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及冶金连续铸钢技术领域，更为具体地，涉及一种大方坯连铸压力的控制方法及系统。

背景技术

大方坯连铸坯主要用于机械类零件的深加工产品，对组织的均匀性要求高。如轴承钢、齿轮钢、轴类等的后续处理工艺中，由于中心偏析成分不均匀产生的芯部和基体的性能不一致，硬度不均匀等问题会影响产品质量。其中，中心偏析和V型偏析即铸坯中心区域的成分不均匀是连铸凝固过程的必然产物，是造成大方坯连铸内部质量问题的主要缺陷。

大方坯连铸机轻压下技术即在铸坯凝固末端区域，采用单对辊或多对辊对铸坯实施压下是改善和解决大方坯连铸中心质量问题的有效方法；轻压下能否取得有效的冶金效果，压下位置、有效的压下量，即铸坯得到有效的变形是技术的核心，而压下辊的有效控制是轻压下能否实施有效压下的关键。

其中，轻压下压下辊的控制是通过上辊的液压缸来实现的，在液压缸上部装有位移传感器，记录和控制位移传感器的行程实现辊缝及辊子开口度的控制，实现压下量控制。这种控制方法是目前常规的位移控制法。

其中，位移控制的输入量是位移传感器的行程，输出量是上压辊的位移；输入量与输出量的传递函数不是简单线性的关系，受设备间隙、设备变形、辊子精度、辊子磨损程度等因素影响很大，很难保证实际辊缝按设计的辊缝实施。当实际辊缝小于设计辊缝，特别是设计辊缝很小时，会出现铸坯打滑，严重时出现铸坯下滑，滞坯；而实际辊缝大于设计辊缝时，增加辊子负荷，严重时出现轴承破损，甚至断辊等；铸坯轻压下的冶金效果会出现波动，影响生产的稳定性。

为了保证压下量在允许的精度范围内，必须对辊缝开度和传感器的对应关系进行严格的标定，同时还必须增加偏差的补偿算法并在实施中不断改进。辊缝开度和传感器进行严格的标定增加了工作量，在生产过程中受生产节奏，设备空间限制，实施难度很大。为了解决上述问题，连铸技术人员在标定和辊缝控制技术进行不断的改进，但都限于位置控制模式。

此外，轻压下压下辊的另一种模式是压力控制模式，即用压力驱动油缸带动压下辊压实铸坯，由连铸坯坯壳反力与压辊建立平衡。在已经公开的专利CN110594210A和CN104550801A中，在轻压下时压力控制是位置控制的辅助方式。

上述压下控制模式，无法在常规情况下实现大方坯连铸轻压下智能压力控制。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种大方坯连铸压力的控制方法及系统，以解决目前无法在常规情况下实现大方坯连铸轻压下智能压力控制的问题。

本发明提供一种大方坯连铸轻压下压力的控制方法，包括：

通过铸坯热跟踪模型实时获取铸坯凝固特征，其中，所述铸坯凝固特征包括铸坯表面温度集合和相对压下量集合；

分别对获取的铸坯表面温度集合和相对压下量集合进行模糊化处理，获取铸坯表面温度模糊集合和相对压下量模糊集合；

根据所述铸坯表面温度模糊集合和所述相对压下量模糊集合，获取大方坯连铸轻压下的压力值；

根据模糊控制规则，确定与所述压力值相对应的预先获取的压力模糊集合；

对所述压力模糊集合进行反模糊化处理，并通过压力控制器对反模糊化处理的数据进行处理，获取压下辊的位移，以实现大方坯连铸轻压下压力的控制。

此外，优选的方案是，所述对获取的铸坯表面温度集合进行模糊化处理，获取铸坯表面温度模糊集合，包括如下步骤：

将所述铸坯表面温度集合设置为n+1个控制点，其中，所述铸坯表面温度集合为连续函数，所述连续函数式为：

T(x)＝T{T_l，T_h}，

其中，T₁为铸坯表面温度的下限温度，T_h为铸坯表面温度的上限温度；

根据所述控制点，获取所述铸坯表面温度集合的等分温度间距ΔT＝(T_h-T₁)/n；

根据所述等分温度间距ΔT＝(T_h-T₁)/n，获取所述铸坯表面温度模糊集合T(t)＝{t₀，t₁，t₂，..，_.t_n}，其中，所述铸坯表面温度模糊集合中的任意元素t_i的中位温度t_i＝t₀+∑αiΔT，其中，i＝0-n，∑αi＝i，最大值i＝n时，∑αi＝n。

此外，优选的方案是，所述对获取的相对压下量集合进行模糊化处理，获取相对压下量模糊集合，包括如下步骤：

将所述相对压下量集合设置为m+1个控制点，其中，所述相对压下量集合为连续函数，所述连续函数式为：

R(x)＝R{R_l，R_h}，

其中，R₁为相对压下量的下限压下量，R_h为相对压下量的上限压下量；

根据所述控制点，获取所述相对压下量集合的等分下压量间距ΔR＝(R_h-R₁)/m；

根据所述等分下压量间距ΔR＝(R_h-R₁)/m，获取所述相对压下量模糊集合R(X)＝{r₀，r₁，r_2.，...，.r_m}，所述相对压下量模糊集合中的任意元素r_i的中位值r_i＝r₀+∑βjΔR，其中，j＝0-m，∑βj＝j，最大值j＝m时，∑βj＝m。

此外，优选的方案是，所述根据所述铸坯表面温度模糊集合和所述相对压下量模糊集合，获取大方坯连铸轻压下的压力值，包括如下步骤：

根据所述铸坯表面温度模糊集合的每个集合元素的中位值，以及所述相对压下量模糊集合的每个集合元素的中位值，确定对应的压力值。

此外，优选的方案是，获取所述压力模糊集合，包括如下步骤：

根据所述铸坯表面温度模糊集合和所述相对压下量模糊集合，获取压力集合；

将所述压力集合设置为k+1个控制点，其中，所述压力集合为连续函数，所述连续函数式为：P(y)＝P{P_l，P_h}，

其中，P₁为压力的下限压力，P_h为压力的上限压力；

根据所述控制点，获取所述压力集合的等分压力间距Δp＝(P_h-P₁)/k；

根据所述等分压力间距Δp＝(P_h-P₁)/k，获取所述压力模糊集合P(Y)＝{p₀，p₁，p₂，...，.p_k}，其中，所述压力模糊集合中的任意元素p_i的中位r_l＝r₀+∑γlΔP，其中，l＝0-k，∑γl＝l，最大值l＝k时，∑γl＝k。

此外，优选的方案是，所述根据模糊控制规则，确定所述压力值所对应的预先获取的压力模糊集合，包括如下步骤：

通过所述压力模糊集合确定所述压力值的隶属度；

根据所述隶属度和模糊控制规则，确定对应的压力模糊集合。

此外，优选的方案是，在对所述压力模糊集合进行反模糊化处理的过程中，根据轻压下压力隶属度关系，选取对应的压力集合的控制点压力为反模糊化基点。

本发明还提供一种大方坯连铸轻压下压力的控制装置，包括：

铸坯凝固特征获取模块，用于通过铸坯热跟踪模型实时获取铸坯凝固特征，其中，所述铸坯凝固特征包括铸坯表面温度集合和相对压下量集合；

模糊化处理模块，用于分别对获取的铸坯表面温度集合和相对压下量集合进行模糊化处理，获取铸坯表面温度模糊集合和相对压下量模糊集合；

压力值获取模块，用于根据所述铸坯表面温度模糊集合和所述相对压下量模糊集合，获取大方坯连铸轻压下的压力值；

压力模糊集合确定模块，用于根据模糊控制规则，确定与所述压力值相对应的预先获取的压力模糊集合；

位移确定模块，用于对所述压力模糊集合进行反模糊化处理，并通过压力控制器对反模糊化处理的数据进行处理，获取压下辊的位移，以实现大方坯连铸轻压下压力的控制。

此外，优选的方案是，所述模糊化处理模块包括表面温度模糊化处理模块和相对压下量模糊处理模块，其中，

所述表面温度模糊化处理模块，用于对获取的铸坯表面温度集合进行模糊化处理，获取铸坯表面温度模糊集合，包括如下步骤：

将所述铸坯表面温度集合设置为n+1个控制点，其中，所述铸坯表面温度集合为连续函数，所述连续函数式为：

T(x)＝T{T_l，T_h}，

其中，T₁为铸坯表面温度的下限温度，T_h为铸坯表面温度的上限温度；

根据所述控制点，获取所述铸坯表面温度集合的等分温度间距ΔT＝(T_h-T₁)/n；

根据所述等分温度间距ΔT＝(T_h-T₁)/n，获取所述铸坯表面温度模糊集合T(t)＝{t₀，t₁，t₂，..，.t_n}，其中，所述铸坯表面温度模糊集合中的任意元素t_i的中位温度t_i＝t₀+∑αiΔT，其中，i＝0-n，∑αi＝i，最大值i＝n时，∑αi＝n。

此外，优选的方案是，所述相对压下量模糊处理模块，用于对获取的相对压下量集合进行模糊化处理，获取相对压下量模糊集合，包括如下步骤：

将所述相对压下量集合设置为m+1个控制点，其中，所述相对压下量集合为连续函数，所述连续函数式为：

R(x)＝R{R_l，R_h}，

其中，R₁为相对压下量的下限压下量，R_h为相对压下量的上限压下量；

根据所述控制点，获取所述相对压下量集合的等分下压量间距ΔR＝(R_h-R₁)/m；

根据所述等分下压量间距ΔR＝(R_h-R₁)/m，获取所述相对压下量模糊集合R(X)＝{r₀，r₁，r_2.，...，.r_m}，所述相对压下量模糊集合中的任意元素r_i的中位值r_i＝r₀+∑βjΔR，其中，j＝0-m，∑βj＝j，最大值j＝m时，∑βj＝m。

从上面的技术方案可知，本发明提供的大方坯连铸轻压下压力的控制方法及系统，采用压力控制，实时保证压下辊与连铸坯的合理接触，保证拉坯稳定，有效保护辊子轴承和压下辊。采用本发明的控制方法，能够降低对辊缝标定的要求和频率，压力控制使得压下辊与铸坯接触得到充分缓冲，有效地保护轴承和辊子，以保证轻压下冶金效果的稳定性。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的大方坯连铸轻压下压力的控制方法流程示意图；

图2为根据本发明实施例的表面温度隶属度关系示意图；

图3为根据本发明实施例的相对压下量隶属度关系示意图；

图4为根据本发明实施例的轻压下压力隶属度关系示意图；

图5为根据本发明实施例的大方坯连铸轻压下压力的控制系统示意图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。

针对前述提出的目前无法在常规情况下实现大方坯连铸轻压下智能压力控制的问题，本发明提供了一种大方坯连铸压力的控制方法及系统。

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

为了说明本发明提供的大方坯连铸轻压下压力的控制方法，图1示出了根据本发明实施例的大方坯连铸轻压下压力的控制方法流程。

如图1所示，本发明提供的大方坯连铸轻压下压力的控制方法，包括：

S1：通过铸坯热跟踪模型实时获取铸坯凝固特征，其中，所述铸坯凝固特征包括铸坯表面温度集合和相对压下量集合；

S2：分别对获取的铸坯表面温度集合和相对压下量集合进行模糊化处理，获取铸坯表面温度模糊集合和相对压下量模糊集合；

S3：根据所述铸坯表面温度模糊集合和所述相对压下量模糊集合，获取大方坯连铸轻压下的压力值；

S4：根据模糊控制规则，确定与所述压力值相对应的预先获取的压力模糊集合；

S5：对所述压力模糊集合进行反模糊化处理，并通过压力控制器对反模糊化处理的数据进行处理，获取压下辊的位移，以实现大方坯连铸轻压下压力的控制。

在本发明提供的大方坯连铸轻压下智能压力控制方法通过压力控制模式和位移控制模式相互结合完成，其中，铸坯热跟踪模型，沿铸流实时计算铸坯凝固特征，铸坯凝固特征包括铸坯表面温度、中心温度、中心固相率，以及实时下发实施轻压下的辊号位置、压下量。

其中，大方坯连铸生产工艺采取符合现代连铸生产理念的恒拉速的模式，恒拉速的模式即选定钢种过热度冷却强度等工艺参数后，对应相应的拉速状态v1(s，p，c)，恒拉速的模式并不是拉速不能改变，而是随着工艺条件的改变，从拉速v1(s，p，c)状态转换到对应v2(s，p，c)、vn(s，p，c)。在同等状态下，保持恒定的拉速浇铸。

在步骤S2中，所述对获取的铸坯表面温度集合进行模糊化处理，获取铸坯表面温度模糊集合，包括如下步骤：

将所述铸坯表面温度集合设置有n+1个控制点，其中，所述铸坯表面温度集合为连续函数，所述连续函数式为：

T(x)＝T{T_l，T_h}，

其中，T₁为铸坯表面温度的下限温度，T_h为铸坯表面温度的上限温度；

根据所述控制点，获取所述铸坯表面温度集合的等分温度间距ΔT＝(T_h-T₁)/n；

根据所述等分温度间距ΔT＝(T_h-T₁)/n，获取所述铸坯表面温度模糊集合T(t)＝{t₀，t₁，t₂，..，.t_n}，其中，所述铸坯表面温度模糊集合中的任意元素t_i的中位温度t_i＝t₀+∑αiΔT，其中，i＝0-n，∑αi＝n。

在本发明的实施例中，铸坯表面温度集合T(x)＝T{T_l，T_h}，为了简化有利于控制，分n份，则有n+1个控制点，上述αi可以根据不同的工艺条件设定，满足∑αi＝n，保证温度间距按不等分或等分分布，实施时根据工艺条件，如果等分无法实现有效控制，按不等分处理。

在铸坯表面温度模糊集合T(x)＝T{T_l，T_h}内的任意温度ζ是一个输入的普通集合，属于模糊控制温度集合域T(t)＝{t₀，t₁，t₂，...，t_n}的t_j隶属度tμ_j按图2表面温度隶属度关系确定，tμ_j＝{0，1}。

在本发明的实施例中，所述对获取的相对压下量集合进行模糊化处理，获取相对压下量模糊集合，包括如下步骤：

将所述相对压下量集合设置有m+1个控制点，其中，所述相对压下量集合为连续函数，所述连续函数式为：

R(x)＝R{R_l，R_h}，

其中，R₁为相对压下量的下限压下量，R_h为相对压下量的上限压下量；

根据所述控制点，获取所述相对压下量集合的等分下压量间距ΔR＝(R_h-R₁)/m；

根据所述等分下压量间距ΔR＝(R_h-R₁)/m，获取所述相对压下量模糊集合R(X)＝{r₀，r₁，r_2.，...，.r_m}，所述相对压下量模糊集合中的任意元素r_i的中位值r_i＝r₀+∑βjΔR，其中，j＝0-m，∑βj＝m。

在本发明的实施例中，大方坯单辊相对压下量一般为1-10mm，由铸坯热跟踪模型计算下发，相对压下量集合R(x)＝R{R_l，R_h},R₁为相对压下量下限，R_h为相对压下量上限，是连续函数。为了实现模糊控制，分m份，则有m+1个控制点。等分间距ΔR＝(R_h-R₁)/m。压下量控制模糊集合域R(X)＝{r₀，r₁，r₂，...，r_m},集合元素r_i的中位值r_i＝r₀+∑βjΔR，j＝0-m，βj可以根据不同的铸坯和钢种等工艺条件设定，满足∑βj＝m，保证相对压下量按不等分或等分分布。

其中，在R(x)＝R{R_l，R_h}内的任意压下量Η是一个输入的普通集合，属于压下量控制模糊集合域R(X)＝{r₀，r₁，r₂，...，.r_m}的r_j隶属度rμ_j按图3相对压下量隶属度关系确定，rμ_j＝{0，1}。

在步骤S3中，所述根据所述铸坯表面温度模糊集合和所述相对压下量模糊集合，获取大方坯连铸轻压下的压力值，包括如下步骤：

根据所述铸坯表面温度模糊集合的每个集合元素的中位值，以及所述相对压下量模糊集合的每个集合元素的中位值，确定对应的压力值。

此外，优选的方案是，获取所述压力模糊集合，包括如下步骤：

根据所述铸坯表面温度模糊集合和所述相对压下量模糊集合，获取压力集合；

将所述压力集合设置有k+1个控制点，其中，所述压力集合为连续函数，所述连续函数式为：P(y)＝P{P_l，P_h}，

其中，P₁为压力的下限压力，P_h为压力的上限压力；

根据所述控制点，获取所述压力集合的等分压力间距Δp＝(P_h-P₁)/k；

根据所述等分压力间距Δp＝(P_h-P₁)/k，获取所述压力模糊集合P(Y)＝{p₀，p₁，p₂，...，.p_k}，其中，所述压力模糊集合中的任意元素p_i的中位r_l＝r₀+∑γlΔP，其中，l＝0-k，∑γl＝k。

在本发明的实施例中，大方坯轻压下压力指液压系统的压强，一般最高为20MPa，最低压力为热坯压力，即拉坯压力，常规为2-3MPa。轻压下作用压力由液压系统的压强及油缸的有效面积确定。

其中，轻压下压力集合P(y)＝P{P_l，P_h}，P₁为轻压下压力的下限，P_h为轻压下压力的上限，是连续函数。为了实现模糊控制，分k份，则有k+1个控制点。等分间距Δp＝(P_h-P₁)/k。压力控制模糊集合域P(Y)＝{p₀，p₁，p_2.，...，.p_k},集合元素p_i的中位r_l＝r₀+∑γlΔP，l＝0-k，γl可以根据不同的铸坯和钢种等工艺条件设定，满足∑γl＝k，保证相对压下量按不等分或等分分布。在P(y)＝P{P_l，P_h}内的任意温度γ是一个输入的集合，属于模糊集合域P(Y)＝{p₀，p₁，p_2.，...，.p_k}的p_j隶属度pμ_j按图4轻压下压力隶属度关系确定，pμ_j＝{0，1}。

在步骤S4中，所述根据模糊控制规则，确定所述压力值所对应的预先获取的压力模糊集合，包括如下步骤：

通过所述压力模糊集合确定所述压力值的隶属度；

根据所述隶属度和模糊控制规则，确定对应的压力模糊集合。

在本发明的实施例中，轻压下的输入工艺参数为铸坯表面温度、相对压下量，输出量为压力。铸坯表面温度、相对压下量由连铸机热跟踪模型计算，按模糊集合的每个集合元素的中位值设计，根据输入工艺参数采用有限元计算设计出对应的压力值。集合元素的中位值是对应集合元素的一个中间控制量，既对应的隶属度μ_j＝1的控制点，模糊集是以该中位值为中心的一个范围。

模拟设计输入温度、压下量时要求尽可能靠近中位值，以提高对应的隶属度。对应的压力值由压力模糊集合计算对应的隶属度，按pμ_j＝Max{pμ_j1，pμ_j2}，相同的pμ_j1，pμ_j2按序号大的选取，确定对应的压力模糊集合。表1为模糊控制规则表。

表1

在步骤S5中，在对压力模糊集合进行反模糊化处理的过程中，根据轻压下压力隶属度关系，选取对应的压力集合的控制点压力为反模糊化基点。

在本发明的实施例中，模拟设计输入温度、压下量，输出压力模糊集合时，需要根据工艺条件，适当调整控制点的间距。在线控制时，要对模糊控制规则进行学习，学习结合冶金工艺知识，根据连铸生产实际确定，不断根据学习情况输出压力模糊集合。其中，由铸机热跟踪模型下发的输入变量表面温度、压下量的具体控制值，通过模糊集合计算隶属度，完成对应的模糊集合确认，通过模糊控制规则查询对应的输出压力模糊集合。

其中，轻压下压力控制需要具体的控制压力，需要压力模糊集合的反模糊化处理，根据图4轻压下压力隶属度关系，选取对应的压力集合pμ_j1＝1的控制点压力为反模糊化基点。通过压力控制器对反模糊化处理的数据进行处理，获取压下辊的位移，以实现大方坯连铸轻压下压力的控制。具体过程如下：实施轻压下，轻压下对应的压下辊的位移量，设定的压下辊的位移(辊缝)Ri，位移传感器计算显示的位移(辊缝)Rs，偏差ΔR＝Rs-Ri，ΔR<0，表示压下量过大，即实际压力大于需求的压力。目标压力Pg0＝P_pμj1+Δp，Pgi+1＝P_i+Δp，Δp＝kΔR，调节系数k按系统实际情况设定；根据控制精度需要设定截止精度，截止偏差ΔR＝C时停止循环，对应的压力Pgc作为新的模糊集合控制点，完成一次局部知识学习，各控制点全部完成，即完成一次学习。

在本发明的实施例中，在线学习后，实施在线控制，位移传感器实时记录辊缝值，通过辊缝值的变化情况动态监视系统的稳定性。采用压力控制对辊缝值测量值与实际辊子的偏差要求降低，减少标定的要求，但位移辊缝值计算的辊缝变化量是相对变量，仍具有很高的精度，能够满足压力控制要求。

其中，辊缝值均值Sv＝∑si/n，偏差e1、e2、e3、e4。采样周期δt，稳态下，辊缝值在均值Sv偏差[e1，e2]内，设控制时间系数为m1、m2，在辊缝值超出偏差[e1，e2]，仍在[e3，e4]区域内，时间间隔Δt1≥m1δt，锁定油缸，锁定保持时间Δt2＝m2δt后解锁，恢复压力控制。m1、m2根据现场实际情况设定；辊缝值超出偏差[e3，e4]，出现非稳态的异常，需要人工干预，并报警处理。

如果锁定、解锁处理后，仍出现超出偏差[e1，e2]，仍在[e3，e4]区域内，偏于单侧，压力Pgi+1＝P_i+Δp，Δp＝kΔR，调节系数k根据实际情况设定，循环控制，直至符合设定偏差要求。

举例说明：

某厂大方坯连铸机，铸坯断面410mm×530mm，稳态工艺拉速0.42m/min，轻压下系统压力0MPa-20MPa可调，热坯压力最低按2MPa。采用位移控制出现液压阀振荡，联轴器拉断，标定复杂，质量波动等问题。采用压力控制实施如下。

轻压下输入、输出参数模糊化处理及规则建立如下表2所示。

表面温度：{880，1120}℃，控制点n+1＝9，间距240/8＝30℃。

压下量：{0.5，9.5}mm，控制点m+1＝13，间距9/12＝0.75mm。

压力：{1.0，19.0}MPa，控制点k+1＝13，间距18/12＝1.5MPa。

表2

压下量mm	1.8	2.9	4.0	5.6	3.6
						表面温度℃	1004.6	993.5	982.4	971.5	960.5
压力MPa	9.2	9.6	9.9	10.9	10.4

在本发明的实施例中，压力控制器按Δp＝0.15MPa调节整定，偏差[e1，e2]＝[0.2，-0.2]mm，[e3，e4]＝[0.5，-0.5]mm。经过模糊化、反模糊化处理、学习后，实现稳定控制，冶金效果中心C偏析指数1.08。

与上述方法相对应，本发明还提供一种大方坯连铸轻压下压力的控制系统，图5示出了根据本发明实施例的大方坯连铸轻压下压力的控制系统逻辑结构。

如图5所示，本发明提供的大方坯连铸轻压下压力的控制系统500，包括：

铸坯凝固特征获取模块510，用于通过铸坯热跟踪模型实时获取铸坯凝固特征，其中，所述铸坯凝固特征包括铸坯表面温度集合和相对压下量集合；

模糊化处理模块520，用于分别对获取的铸坯表面温度集合和相对压下量集合进行模糊化处理，获取铸坯表面温度模糊集合和相对压下量模糊集合；

压力值获取模块530，用于根据所述铸坯表面温度模糊集合和所述相对压下量模糊集合，获取大方坯连铸轻压下的压力值；

压力模糊集合确定模块540，用于根据模糊控制规则，确定所述压力值所对应的预先获取的压力模糊集合；

位移确定模块550，用于对所述压力模糊集合进行反模糊化处理，并通过压力控制器对反模糊化处理的数据进行处理，确定压下辊的位移。

其中，所述模糊化处理模块520包括表面温度模糊化处理模块和相对压下量模糊处理模块，其中，

所述表面温度模糊化处理模块，用于对获取的集合进行模糊化处理，获取铸坯表面温度模糊集合，包括如下步骤：

将所述铸坯表面温度集合设置有n+1个控制点，其中，所述铸坯表面温度集合为连续函数，所述连续函数式为：

T(x)＝T{T_l，T_h}，

其中，T₁为铸坯表面温度的下限温度，T_h为铸坯表面温度的上限温度；

根据所述控制点，获取所述铸坯表面温度集合的等分温度间距ΔT＝(T_h-T₁)/n；

根据所述等分温度间距ΔT＝(T_h-T₁)/n，获取所述铸坯表面温度模糊集合T(t)＝{t₀，t₁，t₂，..，_.t_n}，其中，所述铸坯表面温度模糊集合中的任意元素t_i的中位温度t_i＝t₀+∑αiΔT，其中，i＝0-n，∑αi＝n。

其中，所述相对压下量模糊处理模块，用于对获取的相对压下量集合进行模糊化处理，获取相对压下量模糊集合，包括如下步骤：

将所述相对压下量集合设置有m+1个控制点，其中，所述相对压下量集合为连续函数，所述连续函数式为：

R(x)＝R{R_l，R_h}，

其中，R₁为相对压下量的下限压下量，R_h为相对压下量的上限压下量；

根据所述控制点，获取所述相对压下量集合的等分下压量间距ΔR＝(R_h-R₁)/m；

根据所述等分下压量间距ΔR＝(R_h-R₁)/m，获取所述相对压下量模糊集合R(X)＝{r₀，r₁，r_2.，...，.r_m}，所述相对压下量模糊集合中的任意元素r_i的中位值r_i＝r₀+∑βjΔR，其中，j＝0-m，∑βj＝m。

从上面的技术方案可知，本发明提供的大方坯连铸轻压下压力的控制方法及系统，采用压力控制，实时保证压下辊与连铸坯的合理接触，保证拉坯稳定，有效保护辊子轴承和压下辊。采用本发明的控制方法，能够降低对辊缝标定的要求和频率，压力控制使得压下辊与铸坯接触得到充分缓冲，有效地保护轴承和辊子，以保证轻压下冶金效果的稳定性。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的大方坯连铸轻压下压力的控制方法及系统。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的大方坯连铸轻压下压力的控制方法及系统，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (8)

1.一种大方坯连铸轻压下压力的控制方法，其特征在于，包括：

通过铸坯热跟踪模型实时获取铸坯凝固特征，其中，所述铸坯凝固特征包括铸坯表面温度集合和相对压下量集合；

分别对获取的铸坯表面温度集合和相对压下量集合进行模糊化处理，获取铸坯表面温度模糊集合和相对压下量模糊集合；

根据所述铸坯表面温度模糊集合和所述相对压下量模糊集合，获取大方坯连铸轻压下的压力值；

根据模糊控制规则，确定与所述压力值相对应的预先获取的压力模糊集合；

对所述确定的压力模糊集合进行反模糊化处理，并通过压力控制器对反模糊化处理的数据进行处理，获取压下辊的位移，以实现大方坯连铸轻压下压力的控制；

其中，预先获取的压力模糊集合的获取过程，包括如下步骤：

根据所述铸坯表面温度模糊集合和所述相对压下量模糊集合，获取压力集合；

将所述压力集合设置有k+1个控制点，其中，所述压力集合为连续函数，所述连续函数为：P(y)=P｛P_l，P_h｝，

其中，P₁为压力的下限压力，P_h为压力的上限压力；

根据所述控制点，获取所述压力集合的等分压力间距Δp=（P_h-P₁）/k；

根据所述等分压力间距Δp=（P_h-P₁）/k，获取所述压力模糊集合P(Y)=｛p₀，p₁，p₂，...，p_k｝，其中，所述压力模糊集合中的任意元素p_i的中位r_l=r₀+∑γl﹒ΔP，其中，l=0-k，∑γl=l，最大值l =k时，∑γl=k；

所述根据模糊控制规则，确定与所述压力值所对应的预先获取的压力模糊集合，包括如下步骤：

通过所述压力模糊集合确定所述压力值的隶属度；

根据所述隶属度和模糊控制规则，确定对应的压力模糊集合。

2.如权利要求1所述的大方坯连铸轻压下压力的控制方法，其特征在于，

所述对获取的铸坯表面温度集合进行模糊化处理，获取铸坯表面温度模糊集合，包括如下步骤：

将所述铸坯表面温度集合设置为n+1个控制点，其中，所述铸坯表面温度集合为连续函数，所述连续函数为：

T(x)=T｛T_l，T_h｝，

其中，T₁为铸坯表面温度的下限温度，T_h为铸坯表面温度的上限温度；

根据所述控制点，获取所述铸坯表面温度集合的等分温度间距ΔT=（T_h-T₁）/n；

根据所述等分温度间距ΔT=（T_h-T₁）/n，获取所述铸坯表面温度模糊集合T(t)=｛t₀，t₁，t_2，..，_.t_n｝，其中，所述铸坯表面温度模糊集合中的任意元素t_i的中位温度t_i=t₀+∑αi﹒ΔT，其中，i=0-n，∑αi=i，最大值i=n时，∑αi=n。

3.如权利要求2所述的大方坯连铸轻压下压力的控制方法，其特征在于，

所述对获取的相对压下量集合进行模糊化处理，获取相对压下量模糊集合，包括如下步骤：

将所述相对压下量集合设置为m+1个控制点，其中，所述相对压下量集合为连续函数，所述连续函数为：

R(x)=R｛R_l，R_h｝，

其中，R₁为相对压下量的下限压下量，R_h为相对压下量的上限压下量；

根据所述控制点，获取所述相对压下量集合的等分下压量间距ΔR=（R_h-R₁）/m；

根据所述等分下压量间距ΔR=（R_h-R₁）/m，获取所述相对压下量模糊集合R(X)=｛r₀，r₁，r_2.，...，_.r_m｝，所述相对压下量模糊集合中的任意元素r_i的中位值r_i=r₀+∑βj﹒ΔR，其中，j=0-m，∑βj= j ，最大值j =m时，∑βj =m。

4.如权利要求1所述的大方坯连铸轻压下压力的控制方法，其特征在于，

所述根据所述铸坯表面温度模糊集合和所述相对压下量模糊集合，获取大方坯连铸轻压下的压力值，包括如下步骤：

根据所述铸坯表面温度模糊集合的每个集合元素的中位值，以及所述相对压下量模糊集合的每个集合元素的中位值，确定对应的压力值。

5.如权利要求1所述的大方坯连铸轻压下压力的控制方法，其特征在于，

在对所述压力模糊集合进行反模糊化处理的过程中，

根据轻压下压力隶属度关系，选取对应的压力模糊集合的控制点压力作为反模糊化基点。

6.大方坯连铸轻压下压力的控制系统，其特征在于，包括：

铸坯凝固特征获取模块，用于通过铸坯热跟踪模型实时获取铸坯凝固特征，其中，所述铸坯凝固特征包括铸坯表面温度集合和相对压下量集合；

模糊化处理模块，用于分别对获取的铸坯表面温度集合和相对压下量集合进行模糊化处理，获取铸坯表面温度模糊集合和相对压下量模糊集合；

压力值获取模块，用于根据所述铸坯表面温度模糊集合和所述相对压下量模糊集合，获取大方坯连铸轻压下的压力值；

压力模糊集合确定模块，用于根据模糊控制规则，确定与所述压力值相对应的预先获取的压力模糊集合；

位移确定模块，用于对所述确定的压力模糊集合进行反模糊化处理，并通过压力控制器对反模糊化处理的数据进行处理，获取压下辊的位移，以实现大方坯连铸轻压下压力的控制；

其中，预先获取的压力模糊集合的获取过程，包括如下步骤：

根据所述铸坯表面温度模糊集合和所述相对压下量模糊集合，获取压力集合；

将所述压力集合设置有k+1个控制点，其中，所述压力集合为连续函数，所述连续函数为：P(y)=P｛P_l，P_h｝，

其中，P₁为压力的下限压力，P_h为压力的上限压力；

根据所述控制点，获取所述压力集合的等分压力间距Δp=（P_h-P₁）/k；

根据所述等分压力间距Δp=（P_h-P₁）/k，获取所述压力模糊集合P(Y)=｛p₀，p₁，p₂，...，p_k｝，其中，所述压力模糊集合中的任意元素p_i的中位r_l=r₀+∑γl﹒ΔP，其中，l=0-k，∑γl=l，最大值l =k时，∑γl=k；

所述根据模糊控制规则，确定与所述压力值所对应的预先获取的压力模糊集合，包括如下步骤：

通过所述压力模糊集合确定所述压力值的隶属度；

根据所述隶属度和模糊控制规则，确定对应的压力模糊集合。

7.如权利要求6所述的大方坯连铸轻压下压力的控制系统，其特征在于，

所述模糊化处理模块包括表面温度模糊化处理模块和相对压下量模糊处理模块，其中，

所述表面温度模糊化处理模块，用于对获取的铸坯表面温度集合进行模糊化处理，获取铸坯表面温度模糊集合，包括如下步骤：

将所述铸坯表面温度集合设置为n+1个控制点，其中，所述铸坯表面温度集合为连续函数，所述连续函数为：

T(x)=T｛T_l，T_h｝，

其中，T₁为铸坯表面温度的下限温度，T_h为铸坯表面温度的上限温度；

根据所述控制点，获取所述铸坯表面温度集合的等分温度间距ΔT=（T_h-T₁）/n；

根据所述等分温度间距ΔT=（T_h-T₁）/n，获取所述铸坯表面温度模糊集合T(t)=｛t₀，t₁，t_2，..，_.t_n｝，其中，所述铸坯表面温度模糊集合中的任意元素t_i的中位温度t_i=t₀+∑αi﹒ΔT，其中，i=0-n，∑αi=i，最大值i=n时，∑αi=n。

8.如权利要求7所述的大方坯连铸轻压下压力的控制系统，其特征在于，所述相对压下量模糊处理模块，用于对获取的相对压下量集合进行模糊化处理，获取相对压下量模糊集合，包括如下步骤：

将所述相对压下量集合设置为m+1个控制点，其中，所述相对压下量集合为连续函数，所述连续函数为：

R(x)=R｛R_l，R_h｝，

其中，R₁为相对压下量的下限压下量，R_h为相对压下量的上限压下量；

根据所述控制点，获取所述相对压下量集合的等分下压量间距ΔR=（R_h-R₁）/m；

根据所述等分下压量间距ΔR=（R_h-R₁）/m，获取所述相对压下量模糊集合R(X)=｛r₀，r₁，r_2.，...，_. r_m｝，所述相对压下量模糊集合中的任意元素r_i的中位值r_i=r₀+∑βj﹒ΔR，其中，j=0-m，∑βj= j ，最大值j =m时，∑βj=m。

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