CN117463794A - 一种基于ufct、mt及ct的多目标协同控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法，涉及控制轧制技术领域，本发明具体包括CT、UFCT+CT、MT+CT及UFCT+MT+CT四种控制模式，通过即时自适应计算，根据当前带钢冷却特征参数及历史生产数据确定各区域的热流密度修正系数；然后进行预设定计算以及实时修正计算；若某样本通过超快冷高温计或中间高温计,则根据该高温计的实测温度和轧后冷却模型计算温度偏差实时调整当前区域的热流密度修正系数；每隔固定时间步长重复上述步骤直到当前带钢所有样本通过冷却区，实现整条带钢的单点或两点或以UFCT+MT+CT为目标的多点协同控制。

Description

一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法

技术领域

本发明涉及控制轧制技术领域，尤其涉及一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法。

背景技术

作为TMCP（控制轧制及控制冷却）技术的重要组成部分，热轧带钢轧后冷却过程直接影响产品的微观组织，从而影响其机械性能和使用性能。然而该过程又是一个多变量，非线性，强耦合，大滞后的复杂传热过程，因此轧后冷却温度的精确控制一直是热连轧领域的重点及难点问题。

目前，随着市场对产品质量要求的不断提高，国内各热连轧产线相继对轧后冷却设备进行了改造升级，以超快速冷却（UltraFast Cooling）与层流冷却(Laminar Cooling，LC)联合使用的冷却设备布置方案成为热轧板带轧后冷却主流配置。与之相应的开发了以超快冷温度+卷取温度（UFCT+CT）为目标的双段冷却模式。同时，随着双相钢、复相钢等产品的相继问世，以中间温度+卷取温度（MT+CT）为目标的双段冷却模式被更多的产线开发并成功应用。为进一步提高轧后冷却温度控制精度以满足高质量产品的生产需求，研究人员主要在设备改造，模型功能开发及模型精度优化等方面做了大量工作。中国专利“CN102441578A提高低温钢卷取温度控制精度的方法”根据管线钢低卷取温度的特点，在卷取机前新增了一个测量范围在0~1000℃的高温计，专门用于管线钢等具有较低卷取温度产品的前馈和反馈控制。有效提高了低温卷取温度的控制精度。中国专利“CN 106363024A沿带钢全长设定变目标卷取温度的方法”根据目标控制点的目标冷却差异化设定来改善模型对升速、降速过程的适应能力，实现带钢头尾卷取温度偏差的自动补偿，提高带钢全长卷取温度的控制精度。中国专利“CN 109158431A一种热轧带钢轧后双段冷却热头热尾工艺的自动控制方法”通过自主开发热头热尾控制模型与双段冷却控制模型相结合，实现了热轧带钢的双段冷却工艺+热头热尾冷却工艺。中国专利“CN 113680833A一种利用常规冷却实现两段冷却的层冷控制方法”以钢种、冷却策略等参数为索引，计算中间空冷段长度及阀门数量，间接实现了双段冷却工艺，有效提高了卷取温度的控制精度。中国专利“CN 116511261A三段冷工艺中带钢温度的控制方法、装置、介质和设备”通过将冷却区从逻辑上划分为三段，实现了水冷+空冷+水冷的三段冷却。该专利同前一专利类似，均是通过计算中间段空冷区长度，间接实现了双段冷却。

上述专利及工作或一定程度上提高了轧后冷却温度控制精度或开发了轧后冷却控制的新功能。然而不管是控制精度的提高还是新功能的开发都是基于以CT为目标的单点控制或者以MT+CT为目标的两点控制。由于热连轧轧后冷却区较长（一般均大于100m），以CT为目标的单点控制存在较长时间的滞后。虽然以MT+CT为目标的双段冷却控制一定程度上可以减少控制滞后时间且满足了双相钢、复相钢等产品的生产需求，但是两点控制无法同时满足每一相的开始转变温度和结束温度，且同样存在较长时间的控制延迟。

发明内容

针对基于传统单点及两点控制存在的大滞后问题，本发明提供一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法。本发明根据目标点数量动态的将冷却区划分为多段，并引入控制器的思想完成各目标温度的精确控制。本方法在冷却区最多可设置三个目标温度，可进一步减少了由于冷却区过长导致的反馈滞后，从而提高轧后冷却的控制精度，并为双相钢等产品精细化控制提供了有效手段。

一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法，包括以下步骤：

步骤1：控制模式的选择及冷却区的逻辑划分；

所述控制模式包括CT控制模式、UFCT+CT控制模式、MT+CT控制模式及UFCT+MT+CT控制模式；

所述冷却区的逻辑划分：根据控制目标数量及位置不同，将冷却区动态划分为不同的冷却区域；

当选择CT控制模式时，冷却区被划分为两段，即粗调区域和精调区域，共同实现卷取温度的控制；

当选择MT+CT控制模式时，冷却区被划分为三段，即中间高温计之前的区域以及中间高温计之后的粗调区域和精调区域；中间高温计之前的区域实现中间温度的控制，粗调区域及精调区域实现卷取温度的控制；

当选择UFCT+CT控制模式时，冷却区被划分为三段，即超快冷高温计之前的区域以及超快冷高温计之后的粗调区域和精调区域；超快冷高温计之前的区域完成对超快冷出口温度的控制，粗调区域及精调区域共同实现对卷取温度的控制；

当选择UFCT+MT+CT模式时，冷却区被划分为四段，即超快冷高温计之前的区域、超快冷高温计及中间高温计之间的区域、以及中间高温计之后的粗调区域和精调区域；超快冷高温计之前的区域完成超快冷出口温度的控制，超快冷高温计及中间高温计之间的区域实现对中间温度的控制，中间高温计之后的粗调区域及精调区域完成对卷取温度的控制；

步骤2：即时自适应计算；根据当前带钢冷却特征参数及历史生产数据确定各区域的热流密度修正系数；

步骤2.1：相似距的计算，公式如下：

式中dist _i 为第i块带钢与当前实际带钢的相似距，N为冷却特征参数个数，p _i，j 为第i块带钢的第j个冷却特征参数，p _a，j 为第a块带钢的第j个冷却特征参数，即当前轧制带钢的第j个冷却特征参数；g _j 为第j个冷却特征参数的权重；

步骤2.2：相似带钢判断，根据步骤2.1计算的相似距判断第i块带钢是否与当前轧制带钢相似，判据如下：

相似带钢：dist _i ≤β

准相似带钢：β<dist _i ≤γ

无关带钢：dist _i >γ

式中，β、γ为设置的相似距控制参数；

步骤2.3：热流密度修正系数的计算，根据相似坯或准相似坯计算当前轧制带钢各区域的热流密度修正系数，公式如下：

式中α _k 为当前轧制带钢第k个区域的热流密度修正系数；n为搜索到的相似或准相似带钢数量；w _i 为第i块带钢的权重，距离当前轧制时间越近该权重越大；

所述热流密度修正系数在不同控制模式中计算方式相同但数量及作用范围不同，具体如下：

CT控制模式有一个热流密度修正系数α ₀ ，用于修正粗调区域和精调区域的热流密度；

MT+CT控制模式有两个热流密度修正系数α ₀ 和α ₁ ，分别用于修正中间高温计之前的区域以及中间高温计之后的粗调区域和精调区域的热流密度；

UFCT+CT控制模式有两个热流密度修正系数α ₀ 和α ₁ ，分别用于修正超快冷高温计之前的区域和超快冷高温计之后的粗调区域和精调区域的热流密度；

UFCT+MT+CT控制模式有三个热流密度修正系数α ₀ 、α ₁ 和α ₂ ，分别用于修正超快冷高温计之前的区域、超快冷高温计及中间高温计之间的区域、以及中间高温计之后的粗调区域和精调区域的热流密度；

步骤3：预设定计算；

步骤3.1：在终轧高温计正下方建立一个虚拟样本点；

步骤3.2：计算该虚拟样本点以预设速度通过冷却区域所需的阀门组态；当该虚拟样本点在冷却区运动过程中，根据选择的控制模式，由该虚拟样本点所在区域选择对应的热流密度修正系数对热流密度进行修正。

步骤4：实时修正计算；

步骤4.1：每隔固定时间步长采用实测终轧温度在终轧高温计下建立新的样本；

步骤4.2：根据实测轧制速度更新冷却区内所有的样本，获取更新后冷却区的样本速度；

步骤4.3：冷却区内所有样本以步骤4.2更新后冷却区的样本速度向卷取方向移动v×Δt，其中v为步骤4.2中更新后冷却区的样本速度，Δt为一个时间步长；

步骤4.4：若有样本通过中间高温计或超快冷高温计，则用通过的中间高温计或超快冷高温计的实测温度作为下一段冷却区域的起始温度； 具体如下：

当采用CT控制模式时，所有的样本仅在步骤4.1中采用实测终轧温度作为起始温度；

当采用MT+CT控制模式时，所有样本在中间高温计之前的区域以步骤4.1中的实测终轧温度为起始温度，当某样本通过中间高温计后则采用中间高温计的实测温度重新作为中间高温计之后区域的起始温度；

当采用UFCT+CT控制模式时，所有样本在超快冷高温计之前的区域以步骤4.1中的实测终轧温度为起始温度，当某样本通过超快冷高温计后则采用超快冷高温计的实测温度重新作为超快冷高温计之后区域的起始温度；

当采用UFCT+MT+CT控制模式时，所有的样本在超快冷高温计之前的区域以步骤4.1中的实测终轧温度为起始温度，当某样本通过超快冷高温计进入超快冷高温计及中间高温计之间的区域之后，以超快冷高温计实测温度作为该样本在该区域的起始温度，当该样本继续运动通过中间高温计后，以中间高温计的实测温度作为该样本在中间高温计之后区域的起始温度。

步骤4.5：若有样本通过卷取前高温计，则删除该样本；

步骤5：实时自适应计算；若某样本通过中间高温计或超快冷高温计，则根据该高温计的实测温度，并通过轧后冷却模型计算温度偏差实时调整当前区域的热流密度修正系数，具体如下：

当采用CT控制模式时，仅当样本通过卷取前高温计时进行实时自适应计算；

当采用MT+CT控制模式时，样本通过中间高温计或卷取前高温计时分别进行一次实时自适应计算；

当采用UFCT+CT控制模式时，样本通过超快冷高温计或卷取前高温计时分别进行一次实时自适应计算；

当采用UFCT+MT+CT控制模式时，样本通过超快冷高温计时进行第一次实时自适应，通过中间高温计时进行第二次实时自适应，通过卷取前高温计时进行第三次实时自适应。

步骤5.1：计算中间高温计或超快冷高温计实测温度与轧后冷却模型计算温度的偏差温度对热流密度修正系数的导数，公式如下：

式中为中间高温计或超快冷高温计实测温度与轧后冷却模型计算温度偏差温度对热流密度修正系数的导数；T ₀和T ₁分别为以当前轧制带钢第k个区域的热流密度修正系数α _k 和α _k +Δα为热流密度修正系数计算的温度；Δα为固定常数，取值为0.05。

步骤5.2：更新热流密度修正系数，公式如下：

式中为本次更新后的第k个热流密度修正系数；/>为上一时刻的第k个热流密度修正系数；η为学习率；T _m 为当前通过的中间高温计或超快冷高温计实测温度；T _c 为轧后冷却模型以/>为热流密度修正系数计算的温度。

步骤6：每隔固定时间步长重复上述步骤4和步骤5，直到当前带钢所有样本通过冷却区，实现整条带钢的单点或两点或以UFCT+MT+CT为目标的多点协同控制。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明提供一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法，真正意义上实现了三段冷却控制模式，最多三个目标温度；

相较于传统以CT为目标的单点控制及以MT+CT为目标的两点控制，本发明采用分段冷却思想，且各冷却段的热流密度采用不同的系数进行修正，进一步提高了轧后冷却模型的计算精度。

本发明相较于目前的单点和两点控制，新增一个控制点，并在冷却区对同一样本温度多次根据实测温度初始化，使得该样本在前一冷却段出现的温度偏差在后续冷却段得以补偿。并且每隔固定时间步长对各区域热流密度修正系数进行更新，有效减少了传统轧后冷却存在的滞后时间。

本发明最多可设置三个目标温度，可满足更高质量要求产品生产需求。

附图说明

图1为本发明实施例中UFCT+MT+CT控制模式各区域逻辑分区；

图2为本发明实施例中带钢各目标实测温度曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法，包括以下步骤：

步骤1：控制模式的选择及冷却区的逻辑划分；

所述控制模式包括CT控制模式、UFCT+CT控制模式、MT+CT控制模式及UFCT+MT+CT控制模式；

所述冷却区的逻辑划分为，根据控制目标数量及位置不同，将冷却区动态划分为不同的冷却区域，具体如图1所示；

当选择CT控制模式时，冷却区被划分为两段，即粗调区域和精调区域，共同实现卷取温度的控制；

当选择MT+CT控制模式时，冷却区被划分为三段，即中间高温计之前的区域以及中间高温计之后的粗调区域和精调区域；中间高温计之前的区域实现中间温度的控制，粗调区域及精调区域实现卷取温度的控制；

当选择UFCT+CT控制模式时，冷却区被划分为三段，即超快冷高温计之前的区域以及超快冷高温计之后的粗调区域和精调区域；超快冷高温计之前的区域完成对超快冷出口温度的控制，粗调区域及精调区域共同实现对卷取温度的控制；

当选择UFCT+MT+CT模式时，冷却区被划分为四段，即超快冷高温计之前的区域、超快冷高温计及中间高温计之间的区域、以及中间高温计之后的粗调区域和精调区域；超快冷高温计之前的区域完成超快冷出口温度的控制，超快冷高温计及中间高温计之间的区域实现对中间温度的控制，中间高温计之后的粗调区域及精调区域完成对卷取温度的控制；

本实施例中冷却区从终轧高温计开始到1#卷取机结束，上下各对称分布19组集管，按照集管冷却效率前三组为超快冷集管，4~17为粗调集管，后两组为精调集管。上下集管分别由96个阀门控制，将其按照从0到95进行编号，不同模式下热流密度修正系数数量及控制器的作用范围及控制阀门编号如表1所示。测试钢种为Q235BBW，目标厚度为4mm，UFCT、MT及CT的目标温度分别为800℃，580℃及590℃。表1为热流密度修正系数及控制器数量及作用范围，其中，中括号中为section位置（整个冷却区等分为360个section），小括号中为阀门编号，α ₀ 、α ₁ 和α ₂ 为热流密度修正系数。

表1

步骤2：即时自适应计算；同钢种或者相似规格的带钢所要求的目标温度大致相同，带钢在冷却区的生产工况也大致相同，因此为了能够更加准确计算当前带钢在当前工况下的温度演变，利用之前相似带钢的生产信息来指导当前生产就十分有效。因此选取了终轧温度、轧制速度等可影响带钢在冷却区温度演变的因素作为冷却特征同热流密度自适应系数一起组成当前带钢的生产信息数据用于上述这种指导工作。根据当前带钢冷却特征参数及历史生产数据（相似坯）确定各区域的热流密度修正系数；

步骤2.1：相似距的计算，公式如下：

式中dist _i 为第i块带钢与当前实际带钢的相似距，N为冷却特征参数个数，p _i，j 为第i块带钢的第j个冷却特征参数，p _a，j 为第a块带钢的第j个冷却特征参数，即当前轧制带钢的第j个冷却特征参数；g _j 为第j个冷却特征参数的权重；

步骤2.2：相似带钢判断，根据步骤2.1计算的相似距判断第i块带钢是否与当前轧制带钢相似，判据如下：

相似带钢：dist _i ≤β

准相似带钢：β<dist _i ≤γ

无关带钢：dist _i >γ

式中，β、γ为设置的相似距控制参数；

步骤2.3：热流密度修正系数的计算，根据相似坯或准相似坯计算当前轧制带钢各区域的热流密度修正系数，公式如下：

式中α _k 为当前轧制带钢第k个区域的热流密度修正系数；n为搜索到的相似或准相似带钢数量；w _i 为第i块带钢的权重，距离当前轧制时间越近该权重越大；

所述热流密度修正系数在不同控制模式中计算方式相同但数量及作用范围不同，具体如下：

CT控制模式有一个热流密度修正系数α ₀ ，用于修正粗调区域和精调区域的热流密度；

MT+CT控制模式有两个热流密度修正系数α ₀ 和α ₁ ，分别用于修正中间高温计之前的区域以及中间高温计之后的粗调区域和精调区域的热流密度；

UFCT+CT控制模式有两个热流密度修正系数α ₀ 和α ₁ ，分别用于修正超快冷高温计之前的区域和超快冷高温计之后的粗调区域和精调区域的热流密度；

UFCT+MT+CT控制模式有三个热流密度修正系数α ₀ 、α ₁ 和α ₂ ，分别用于修正超快冷高温计之前的区域、超快冷高温计及中间高温计之间的区域、以及中间高温计之后的粗调区域和精调区域的热流密度；

本实施例中冷却特征参数如表2所示，计算得三个热流密度修正系数α ₀ 、α ₁ 和α ₂ 分别为1.12、0.84和0.743。

步骤3：预设定计算；

步骤3.1：在终轧高温计正下方建立一个虚拟样本点；所述虚拟样本点包含精轧模型计算的终轧温度，带钢厚度，化学成分等温度计算所必须的冷却特征参数，具体见表2。本实施例中精轧模型为现有模型，例如公开文件“唐国喜,于雷,刘占军等.1450热轧精轧温度控制模型优化[J].中国新技术新产品,2022(16):7375.DOI:10.13612/j.cnki.cntp.2022.16.028.”。

表2

步骤3.2：计算该虚拟样本点以预设速度通过冷却区域所需的阀门组态；当该虚拟样本点在冷却区运动过程中，根据选择的控制模式，由该虚拟样本点所在区域选择对应的热流密度修正系数对热流密度进行修正；

本实施例中采用精轧模型计算的终轧温度作为初始温度计算样本以预设速度通过各区域所需的阀门组态；

本实施例中在本次计算过程中若样本在1#高温计（超快冷高温计）之前热流密度修正系数取值为1.12，当该样本运动到1#和2#高温计（中间高温计）之间时采用0.84对该区域的热流密度进行修正，待样本通过2#高温计后热流密度修正系数采用0.74。该测试带钢预设定计算的组态及各目标点的计算温度如表3所示。

表3

步骤4：实时修正计算；同以CT为目标的单点控制类似，相比之下有两点改进，一是样本在不同区域计算所采用的热流密度修正系数不同，二是若样本通过某个高温计则可以用当前实测温度重新初始化该样本的起始温度。

步骤4.1：每隔固定时间步长采用实测终轧温度在终轧高温计下建立新的样本；

该样本包含终轧温度，带钢厚度，化学成分等温度计算所必须的信息。如第一个样本的实测终轧温度为907.9℃，其中实测终轧温度由终轧高温计测量得到；

步骤4.2：根据实测轧制速度更新冷却区内所有的样本，获取更新后冷却区的样本速度；

步骤4.3：冷却区内所有样本以步骤4.2更新后冷却区的样本速度向卷取方向移动v×Δt，其中v为步骤4.2中更新后冷却区的样本速度，Δt为一个时间步长；

步骤4.4：若有样本通过中间高温计或超快冷高温计，则用通过的中间高温计或超快冷高温计的实测温度作为下一段冷却区域的起始温度； 具体如下：

当采用CT控制模式时，所有的样本仅在步骤4.1中采用实测终轧温度作为起始温度；

当采用MT+CT控制模式时，所有样本在中间高温计之前的区域以步骤4.1中的实测终轧温度为起始温度，当某样本通过中间高温计后则采用中间高温计的实测温度重新作为中间高温计之后区域的起始温度；

当采用UFCT+CT控制模式时，所有样本在超快冷高温计之前的区域以步骤4.1中的实测终轧温度为起始温度，当某样本通过超快冷高温计后则采用超快冷高温计的实测温度重新作为超快冷高温计之后区域的起始温度；

当采用UFCT+MT+CT控制模式时，所有的样本在超快冷高温计之前的区域以步骤4.1中的实测终轧温度为起始温度，当某样本通过超快冷高温计进入超快冷高温计及中间高温计之间的区域之后，以超快冷高温计实测温度作为该样本在该区域的起始温度，当该样本继续运动通过中间高温计后，以中间高温计的实测温度作为该样本在中间高温计之后区域的起始温度。

如某样本通过1#高温计时的实测温度为811.3℃，而轧后冷却模型计算温度为799.952℃，则用811.3℃重新作为该样本的起始温度参与后续计算，通过2#高温计的操作类似。

步骤4.5：若有样本通过卷取前高温计，则删除该样本。

步骤5：实时自适应计算；若某样本通过中间高温计或超快冷高温计，则根据该高温计的实测温度，并通过轧后冷却模型计算温度偏差实时调整当前区域的热流密度修正系数。不同控制模式进行该步骤的次数不同，但计算方式相同，本实施例中的轧后冷却模型为现有模型，例如公开文件“彭良贵,于明,王昭东等.热轧带钢层流冷却数学模型述评[J].轧钢,2003(06):25-29.DOI:10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.2003.06.012.”，具体如下：

当采用CT控制模式时，仅当样本通过卷取前高温计时进行实时自适应计算；

当采用MT+CT控制模式时，样本通过中间高温计或卷取前高温计时分别进行一次实时自适应计算；

当采用UFCT+CT控制模式时，样本通过超快冷高温计或卷取前高温计时分别进行一次实时自适应计算；

当采用UFCT+MT+CT控制模式时，样本通过超快冷高温计时进行第一次实时自适应，通过中间高温计时进行第二次实时自适应，通过卷取前高温计时进行第三次实时自适应；

以步骤4.4中样本通过1#高温计时的计算为例，具体步骤如下：

步骤5.1：计算中间高温计或超快冷高温计实测温度与轧后冷却模型计算温度偏差温度对热流密度修正系数的导数，公式如下：

式中为中间高温计或超快冷高温计实测温度与轧后冷却模型计算温度偏差温度对热流密度修正系数的导数；T ₀和T ₁分别为以当前轧制带钢第k个区域的热流密度修正系数α _k 和α _k +Δα为热流密度修正系数计算的温度；本实施例中 799.952和795.998分别为以当前轧制带钢第k个区域的热流密度修正系数α _k 和α _k +Δα为热流密度修正系数计算的温度；0.05为Δα的取值。

步骤5.2：更新热流密度修正系数，公式如下：

式中式中为本次更新后的第k个热流密度修正系数；/>为上一时刻的第k个热流密度修正系数；η为学习率；T _m 为当前通过的中间高温计或超快冷高温计实测温度；T _c 为轧后冷却模型以/>为热流密度修正系数计算的温度；/>为第一次更新后的UFCT冷却区域的热流密度修正系数；1.12为步骤2中计算的第一个热流密度修正系数；0.1为学习率；811.3为1#高温计本次实测温度；799.952为轧后冷却模型以1.12为热流密度修正系数计算的温度。

同样若某一时刻有样本通过2#和3#高温计，重复步骤5.2。

步骤6：每隔固定时间步长重复上述步骤4和步骤5，直到当前带钢所有样本通过整个冷却区，实现整条带钢的单点或两点或以UFCT+MT+CT为目标的多点协同控制。最后保存当前带钢信息，作为历史带钢用于后续带钢的即时自适应计算。

本发明针对轧后冷却存在的大滞后问题，通过分段冷却思想，将轧后冷却区在逻辑上动态的分为多个冷却段。每个样本在整个冷却区进行多次前馈和反馈计算，有效减少了滞后时间，从轧后冷却模型和控制两方面提高轧后冷却的温度控制精度。本发明在示例中的控制效果如图2所示。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：控制模式的选择及冷却区的逻辑划分；

所述控制模式包括CT控制模式、UFCT+CT控制模式、MT+CT控制模式及UFCT+MT+CT控制模式；

所述冷却区的逻辑划分为，根据控制目标数量及位置不同，将冷却区动态划分为不同的冷却区域；

当选择CT控制模式时，冷却区被划分为两段，即粗调区域和精调区域，共同实现卷取温度的控制；

当选择MT+CT控制模式时，冷却区被划分为三段，即中间高温计之前的区域以及中间高温计之后的粗调区域和精调区域；中间高温计之前的区域实现中间温度的控制，粗调区域及精调区域实现卷取温度的控制；

当选择UFCT+CT控制模式时，冷却区被划分为三段，即超快冷高温计之前的区域以及超快冷高温计之后的粗调区域和精调区域；超快冷高温计之前的区域完成对超快冷出口温度的控制，粗调区域及精调区域共同实现对卷取温度的控制；

当选择UFCT+MT+CT模式时，冷却区被划分为四段，即超快冷高温计之前的区域、超快冷高温计及中间高温计之间的区域、以及中间高温计之后的粗调区域和精调区域；超快冷高温计之前的区域完成超快冷出口温度的控制，超快冷高温计及中间高温计之间的区域实现对中间温度的控制，中间高温计之后的粗调区域及精调区域完成对卷取温度的控制；

步骤2：即时自适应计算；根据当前带钢冷却特征参数及历史生产数据确定各区域的热流密度修正系数；

步骤3：预设定计算；

步骤4：实时修正计算；

步骤5：实时自适应计算；若某样本通过中间高温计或超快冷高温计，则根据通过的中间高温计或超快冷高温计的实测温度，并通过轧后冷却模型计算温度偏差实时调整当前区域的热流密度修正系数；

步骤6：每隔固定时间步长重复上述步骤4和步骤5，直到当前带钢所有样本通过冷却区，实现整条带钢的单点或两点或以UFCT+MT+CT为目标的多点协同控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法，其特征在于，所述步骤2具体包括以下步骤：

步骤2.1：相似距的计算，公式如下：；

式中dist _i 为第i块带钢与当前实际带钢的相似距，N为冷却特征参数个数，p _i，j 为第i块带钢的第j个冷却特征参数， p _a，j 为第a块带钢的第j个冷却特征参数，即当前轧制带钢的第j个冷却特征参数；g _j 为第j个冷却特征参数的权重；

步骤2.2：相似带钢判断，根据步骤2.1计算的相似距判断第i块带钢是否与当前轧制带钢相似，判据如下：

相似带钢：dist _i ≤β

准相似带钢：β< dist _i ≤γ

无关带钢：dist _i >γ

式中，β、γ为设置的相似距控制参数；

步骤2.3：热流密度修正系数的计算，根据相似坯或准相似坯计算当前轧制带钢各区域的热流密度修正系数，公式如下：；

式中α _k 为当前轧制带钢第k个区域的热流密度修正系数；n为搜索到的相似或准相似带钢数量；w _i 为第i块带钢的权重，距离当前轧制时间越近该权重越大。

3.根据权利要求2所述的一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法，其特征在于，步骤2.3中热流密度修正系数在不同控制模式中计算方式相同但数量及作用范围不同，具体如下：

CT控制模式有一个热流密度修正系数α ₀ ，用于修正粗调区域和精调区域的热流密度；

MT+CT控制模式有两个热流密度修正系数α ₀ 和α ₁ ，分别用于修正中间高温计之前的区域以及中间高温计之后的粗调区域和精调区域的热流密度；

UFCT+CT控制模式有两个热流密度修正系数α ₀ 和α ₁ ，分别用于修正超快冷高温计之前的区域和超快冷高温计之后的粗调区域和精调区域的热流密度；

UFCT+MT+CT控制模式有三个热流密度修正系数α ₀ 、α ₁ 和α ₂ ，分别用于修正超快冷高温计之前的区域、超快冷高温计及中间高温计之间的区域、以及中间高温计之后的粗调区域和精调区域的热流密度。

4.根据权利要求1所述的一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤：

步骤3.1：在终轧高温计正下方建立一个虚拟样本点；

步骤3.2：计算该虚拟样本点以预设速度通过冷却区域所需的阀门组态；当该虚拟样本点在冷却区运动过程中，根据选择的控制模式，由该虚拟样本点所在区域选择对应的热流密度修正系数对热流密度进行修正。

5.根据权利要求1所述的一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下步骤：

步骤4.1：每隔固定时间步长采用实测终轧温度在终轧高温计下建立新的样本；

步骤4.2：根据实测轧制速度更新冷却区内所有的样本，获取更新后冷却区的样本速度；

步骤4.3：冷却区内所有样本以步骤4.2更新后冷却区的样本速度向卷取方向移动v×Δt，其中v为步骤4.2中更新后冷却区的样本速度，Δt为一个时间步长；

步骤4.4：若有样本通过中间高温计或超快冷高温计，则用通过的中间高温计或超快冷高温计的实测温度作为下一段冷却区域的起始温度；

步骤4.5：若有样本通过卷取前高温计，则删除该样本。

6.根据权利要求5所述的一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法，其特征在于，步骤4.4具体为：

当采用CT控制模式时，所有的样本仅在步骤4.1中采用实测终轧温度作为起始温度；

当采用MT+CT控制模式时，所有样本在中间高温计之前的区域以步骤4.1中的实测终轧温度为起始温度，当某样本通过中间高温计后则采用中间高温计的实测温度重新作为中间高温计之后区域的起始温度；

当采用UFCT+CT控制模式时，所有样本在超快冷高温计之前的区域以步骤4.1中的实测终轧温度为起始温度，当某样本通过超快冷高温计后则采用超快冷高温计的实测温度重新作为超快冷高温计之后区域的起始温度；

当采用UFCT+MT+CT控制模式时，所有的样本在超快冷高温计之前的区域以步骤4.1中的实测终轧温度为起始温度，当某样本通过超快冷高温计进入超快冷高温计及中间高温计之间的区域之后，以超快冷高温计实测温度作为该样本在该区域的起始温度，当该样本继续运动通过中间高温计后，以中间高温计的实测温度作为该样本在中间高温计之后区域的起始温度。

7.根据权利要求1所述的一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法，其特征在于，步骤5具体为：

当采用CT控制模式时，仅当样本通过卷取前高温计时进行实时自适应计算；

当采用MT+CT控制模式时，样本通过中间高温计或卷取前高温计时分别进行一次实时自适应计算；

当采用UFCT+CT控制模式时，样本通过超快冷高温计或卷取前高温计时分别进行一次实时自适应计算；

当采用UFCT+MT+CT控制模式时，样本通过超快冷高温计时进行第一次实时自适应，通过中间高温计时进行第二次实时自适应，通过卷取前高温计时进行第三次实时自适应。

8.根据权利要求2所述的一种基于UFCT、MT及CT的多目标协同控制方法，其特征在于，步骤5具体包括以下步骤：

步骤5.1：计算中间高温计或超快冷高温计实测温度与轧后冷却模型计算温度的偏差温度对热流密度修正系数的导数，公式如下：；

式中为中间高温计或超快冷高温计实测温度与轧后冷却模型计算温度的偏差温度对热流密度修正系数的导数；T ₀和T ₁分别为当前轧制带钢第k个区域的热流密度修正系数α _k 和α _k +Δα为热流密度修正系数计算的温度；Δα为固定常数，取值为0.05；

步骤5.2：更新热流密度修正系数，公式如下：；

式中为本次更新后的第k个热流密度修正系数；/>为上一时刻的第k个热流密度修正系数；η为学习率；T _m 为当前通过的中间高温计或超快冷高温计实测温度；T _c 为轧后冷却模型以/>为热流密度修正系数计算的温度。