冷軋平整機(jī)調(diào)度算法研究.pdf

1、冷軋是對(duì)熱軋板材進(jìn)行深加工的過程，冷軋產(chǎn)品是汽車、家電等行業(yè)的主要原料，其軋制質(zhì)量將直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。冷軋平整機(jī)的生產(chǎn)過程中存在著軋輥的凸度和冷軋薄板的表面粗糙度之間相互耦合的狀況，這種機(jī)器設(shè)備參數(shù)動(dòng)態(tài)變化下的調(diào)度問題是一個(gè)理論界并未涉足的計(jì)算困難問題，問題比較復(fù)雜。 本文首先介紹了冷軋生產(chǎn)的生產(chǎn)流程，以及其在生產(chǎn)過程中的工藝特點(diǎn)。通過分析，確定了冷軋生產(chǎn)調(diào)度過程中的工藝約束和調(diào)度的要求。冷軋平整機(jī)生產(chǎn)調(diào)度過程的要求與P

2、CTSP模型相似，結(jié)合冷軋生產(chǎn)的特點(diǎn)，建立了平整機(jī)調(diào)度問題的模型。該模型考慮了軋件的寬度、厚度和重量的限制，以及客戶對(duì)于粗糙度的要求，調(diào)度的目標(biāo)是使得相鄰軋件的寬度、厚度和粗糙度的跳變懲罰值最小，并且粗糙度滿足客戶要求程度最高。 針對(duì)冷軋調(diào)度問題中存在著軋件參數(shù)與軋輥性能相耦合的狀況，本文設(shè)計(jì)了基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的分解合成機(jī)制，將復(fù)雜的問題分解、簡(jiǎn)化成易于求解的子問題。首先是動(dòng)態(tài)規(guī)劃分階段，分析軋輥的磨損，根據(jù)軋輥的磨損模型，可以將粗

3、糙度的變化曲線線性化。根據(jù)線性化后的曲線，得到粗糙度與軋制總重量之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)問題分解。分段時(shí)，綜合考慮軋輥的特性以及軋件的特點(diǎn)，定義了分段規(guī)則和聚類規(guī)則，根據(jù)客戶要求的粗糙度值，將軋件分配到不同的階段。 求解全局最短路徑的過程采用了動(dòng)態(tài)規(guī)劃，設(shè)置了虛擬的起止點(diǎn)，定義了各階段狀態(tài)變量，狀態(tài)轉(zhuǎn)移遞推公式，將各階段的最短子路徑相連，確定出最優(yōu)的全局路徑。特別的，兩個(gè)階段間相聯(lián)，不是兩點(diǎn)的簡(jiǎn)單相聯(lián)，而是確定頭尾軋件的一段

4、排序。而針對(duì)這段排序的求解，相當(dāng)于求解一個(gè)子調(diào)度問題，設(shè)計(jì)了啟發(fā)式算法來確定動(dòng)態(tài)規(guī)劃中子路徑數(shù)值。 本文中針對(duì)冷軋平整機(jī)調(diào)度問題的特性，設(shè)計(jì)出針對(duì)該問題的極值優(yōu)化算法。極值優(yōu)化算法來源于自組織臨界理論，不是全局算法，是對(duì)解的局部調(diào)整。文中定義軋件與其后續(xù)軋件的最小懲罰值與當(dāng)前懲罰值的比值作為局部適應(yīng)值，并根據(jù)概率選擇插入的軋件作為對(duì)最差部分的調(diào)整策略，設(shè)計(jì)算法流程來提高調(diào)度計(jì)劃的效果。 遺傳算法是基于整個(gè)種群的搜索和進(jìn)化

5、的過程，具有多樣性，而極值優(yōu)化算法，是針對(duì)局部的優(yōu)化。本文將這兩種算法相結(jié)合，設(shè)計(jì)出基于極值優(yōu)化的混合算法，將極值優(yōu)化算法對(duì)調(diào)度結(jié)果局部調(diào)整策略與遺傳算法多樣性特點(diǎn)和基于整個(gè)種群搜索的特點(diǎn)相結(jié)合。 本文運(yùn)用某鋼廠實(shí)際生產(chǎn)的數(shù)據(jù)，在VC++平臺(tái)上仿真驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的調(diào)度算法和解決問題的分解合成機(jī)制。首先分別實(shí)現(xiàn)了所提出的極值優(yōu)化算法和混合算法進(jìn)行驗(yàn)證，通過分析，發(fā)現(xiàn)算法得到的解的局部適應(yīng)值的分布與初始解相比有很大的提高。同時(shí)將不同算法