一种45号六角钢管质量预报与控制方法

　　一种45号六角钢管质量在线检测与控制方法，实时性好，可靠性和精度高。

　　45号六角钢管主要应用于石油工业、航空工业、汽车工业、国防工业和城市公用事业等方面，其质量的好坏关系重大。45号六角钢管生产的各工序环节都对产品质量的监测有严格的要求。这是因为各道生产工序都有可能出现废品或次品，如果前一工序出现的缺陷或废品不能及时检测出来，在后面工序中继续加工时，不仅不能提高设备的有效利用率，而且会造成能源的浪费。管坯穿孔生产是45号六角钢管成型的第一道工序，穿孔得到的45号六角钢管质量对最终产品质量影响很大。管坯穿孔生产过程是具有多时段、复杂非线性、动态多变量等特性的间歇生产过程，这使得45号六角钢管质量与过程变量之间的关系比较复杂。在实际中由于生产的连续性和检测仪器的限制，45号六角钢管质量无法实时测量得到。它的监测需通过技术人员定期抽查来完成，其控制主要由操作工人依靠经验调节工艺参数来实现。虽然部分学者利用有限元理论建立了45号六角钢管形变、扭转角度、内外裂纹和多余应变等质量信息与生产工艺参数之间的关系，但很难利用有限元法对其工艺参数与质量参数建立一一对应的映射关系。文献记载有利用BP神经网络方法建立了辊型、送进角和顶头前伸量等工艺参数与45号六角钢管质量关系模型。但由于建模方法和所选工艺参数的限制，所建立的质量模型精度不高。在间歇生产过程的质量预报中，MPCA、MPLS及其改进方法经常被采用。传统的MPCA、MPLS方法在线监视策略的实施依赖于对过程测量变量未来数据点的估计。尽管Nomikos和MacGregor[8]提出了三种预估未反应完数据的方法,但是由于预估时没有考虑采样数据之间的动态联系,所以易造成质量预报误差较大。目前虽已提出的建立多MPCA模型的方法虽然解决了对未来数据点的预估问题，但其更适合于应用在故障诊断中。因为45号六角钢管质量的形成是一个连续过程，与各个生产时段时刻密切相关，很难用某个子时段的预报模型去表达。

　　本发明的目的，是提供一种无管质量预报与控制方法，能大幅度提高斜轧穿孔生产的45号六角钢管的质量，降低维护费用，实时性好，精度高。

　　针对管坯穿孔过程的复杂性，可将其分为一次不稳定穿孔、稳定穿孔和二次不稳定穿孔三个子时段。本发明人提出了基于方差子时段MPLS方法来建立45号六角钢管质量预测模型。该方法依据穿孔生产时段划分过程变量，并在每个子时段取相关过程变量的方差作为输入变量，克服了传统MPLS方法模型结构复杂、计算负荷大的缺点，解决了多时段间歇生产中模型对变量小幅波动不敏感问题，避免了建模和预报过程中的数据不等长问题，易于实现45号六角钢管质量的在线建模与预测。仿真表明，基于方差子时段MPLS方法模型比传统的MPLS模型具有更高的回归和预测精度，为斜轧穿孔45号六角钢管质量的提高提供了更有效的手段。