基于神经网络和遗传算法的H型钢粗轧工艺参数优化研究

【摘要】：H型钢是一种截面积分配更加优化、强重比更加合理的经济高效型材,具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点,已经被广泛应用于国民经济建设中。近年来,我国对H型钢的需求日益增加,对其质量要求日益提高,为能够进一步提高产品质量及生产效率,降低生产能耗,获得更大的经济效益,对轧制过程的工艺参数进行优化研究十分必要。本文以优化H型钢粗轧过程工艺参数作为研究课题,采用神经网络算法及遗传算法对其进行了数学建模及优化计算,并将优化后的轧制能耗、型钢质量及生产效率与优化前进行了分析对比。首先分析了用传统预测方法预测轧制能耗、产品质量存在的不足,确定采用神经网络算法建立预测模型的方案。采用此方法将型钢粗轧过程中的主要工艺参数开轧温度、轧制速度、道次间隙及压下量作为输入参数,以轧制功率和奥氏体晶粒直径作为输出参数建立两个神经网络模型。以有限元软件ABAQUS仿真计算得出的数据作为神经网络的训练样本,按照混合正交试验设计工艺参数以达到减少训练样本数量、提高模型准确性的目的。采用MATLAB编制相应的计算机程序,进行多次训练,得到性能优良的神经网络模型。建模后,通过有限元软件的仿真值与神经网络的预测值对比,验证了采用神经网络算法建立数学模型的准确性。以此模型为基础,采用现代优化算法中的遗传算法进行轧制工艺参数的优化计算,将轧制能耗、型钢质量及生产效率三个优化目标转换为单目标优化问题,在解空间中寻找非劣解。分析研究了变异率、交叉率及种群数目对优化结果的影响。从优化前后的结果对比可以看出优化后的粗轧工艺参数更趋合理,既降低了生产能耗,节约了能源,又提高了H型钢的质量。最后以Visual C++软件作为开发平台,开发了建模过程及优化计算过程交互式界面,实现轧制工艺参数的自动寻优并在界面中显示最优结果。 H型钢粗轧工艺参数的优化研究,对改进现有H型钢粗轧工艺规程具有重要的理论意义和现实指导意义。

【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TG335

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	【引证文献】
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前1条

1	邢亮;基于Pro/E的桁架式臂架结构参数化设计与分析[D];武汉理工大学;2012年

	【参考文献】
	【参考文献】

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前10条

1	陆璐;王辅忠;王照旭;;有限元方法在金属塑性成形中的应用[J];材料导报;2008年06期
2	王艳文,康永林,任学平,余智勇,袁大焕;棒材四道次连轧过程中轧件变形的三维有限元模拟[J];材料科学与工艺;1999年S1期
3	徐建忠,熊尚武,刘相华,王国栋,白光润;异型扁坯轧制过程的刚塑性有限元分析[J];东北大学学报;2000年02期
4	陆钟武;翟庆国;谢安国;蔡九菊;孟庆生;;我国钢铁工业能耗预测[J];钢铁;1997年05期
5	洪慧平,康永林,冯长桃,陈溪强,韩畴;连轧大规格合金芯棒钢三维热力耦合模拟仿真[J];钢铁;2002年10期
6	张海龙;张勤河;贺庆强;陈举华;;H型钢连轧过程轧制力模型的研究[J];钢铁;2009年04期
7	贺庆强;张勤河;袁宝民;张海龙;;H型钢粗轧微观组织演化的数值分析[J];钢铁研究;2009年03期
8	阎军,鹿守理;简单断面型钢轧制温度场的三维有限元模拟[J];华东冶金学院学报;2000年02期
9	熊尚武,刘相华,王国栋,张强;板坯稳态立轧时的三维刚塑性有限元模拟[J];钢铁研究学报;1998年02期
10	孙建林,许宝才,康永林,杨进航;棒材切分轧制过程中三维弹塑性有限元模拟[J];青海大学学报(自然科学版);2004年01期

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前1条

1	贺庆强;H型钢热轧工艺过程数值分析及其仿真技术研究[D];山东大学;2007年

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前2条

1	张永青;Q345E热轧带钢加热及轧制过程组织演变和工艺优化[D];武汉科技大学;2004年
2	张海龙;中型热轧H型钢精轧过程的数字化仿真研究[D];山东大学;2009年

	【共引文献】
	【共引文献】

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前10条

1	孙爱伏;蒋宝锋;刘仲波;;钢结构隅撑—支撑框架的耗能性能分析[J];四川建筑科学研究;2006年05期
2	郭仕群;;不规则高层建筑非对称设置支撑的抗震性能分析[J];四川建筑科学研究;2009年04期
3	;根据爱克隆德公式计算轧制压力的诺模图[J];鞍钢技术;1973年01期
4	张龙华,毕恩复,宋文宇;钢轨矫直技术的发展及其在鞍钢重轨生产中的应用[J];鞍钢技术;2004年02期
5	刘鹤;洪慧平;;60kg/m钢轨万能轧制过程有限元模拟研究[J];鞍钢技术;2009年06期
6	李长生;梅瑞斌;刘相华;;刚塑性有限元求解板材轧制过程的奇异点问题[J];鞍钢技术;2010年05期
7	华文立;胡学刚;;平衡决策树分类精度与规则简易性研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年04期
8	梁金喜;;厌氧发酵工艺动力学分析与优化计算[J];安徽工学院学报;1988年01期
9	桂珍;平面组合体造型设计的简易作图[J];安徽机电学院学报(自然科学版);1997年01期
10	吴静;高层建筑钢框架支撑形式的不同对其受力性能的影响[J];安徽建筑;2003年01期

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前10条

1	李枚毅;游维;蔡自兴;;多样度和适应度引导的遗传算法操作概率计算研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2	张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3	王亚慧;程培新;赵亚丹;张桐;;针对时滞系统的RBF神经网络滑模控制策略[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4	王伟珍;刘春红;张漫;李民赞;刘刚;;基于BP神经网络的温室番茄光合作用速率预测模型研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5	许秀英;甘龙辉;陶冶;黄操军;;基于遗传神经网络的土壤含水率预测[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
6	张博平;李亚智;张开达;;神经网络在复合材料层合板刚度退化中的应用[A];复合材料——基础、创新、高效：第十四届全国复合材料学术会议论文集（下）[C];2006年
7	蒋丰;冯奇;;基于自组织映射神经网络的舰艇系统冲击损伤决策[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
8	赵金帅;;基于遗传算法和L滤波的混合噪声滤波算法[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
9	雷伟伟;郑红晓;陈虎;;区域似大地水准面精化模型算法的优选[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
10	王玉松;刘丽娟;;钢结构高塔建筑火灾救援中应重视的几个问题[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集（3）[C];2009年

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前10条

1	张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
2	樊建聪;分布估计学习算法研究[D];山东科技大学;2010年
3	戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4	曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5	杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6	时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年
7	段志东;基于广义模块化设计的快锻液压机机架力学特性研究[D];兰州大学;2010年
8	何英;干旱区典型流域水资源优化配置研究[D];新疆农业大学;2010年
9	孔令启;基于内外圈协同优化策略的间歇化工过程不确定性调度研究[D];华南理工大学;2010年
10	包健;有限精度权值神经网络优化的研究与应用[D];华东理工大学;2011年

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前10条

1	刘辉;基于电子鼻的鱼粉新鲜度快速检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
2	李锦;基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
3	李旭东;煤矿通防安全信息集成与控制预警系统平台研究[D];山东科技大学;2010年
4	张鸿堃;矿山企业生产成本模块化管理与应用[D];山东科技大学;2010年
5	吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
6	李洪琴;基于振动模态分析和BP网络的桥梁损伤识别研究[D];山东科技大学;2010年
7	孙晓红;小口径深井救援机器人的设计研究[D];山东科技大学;2010年
8	程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
9	王庆丽;火电厂负荷经济调度算法研究及锅炉热经济性诊断[D];郑州大学;2010年
10	孔祥伟;城市二次供水智能控制系统的研究与开发[D];郑州大学;2010年

	【同被引文献】
	【同被引文献】

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前8条

1	郑惠强;申静静;张氢;;7000t浮式起重机臂架钢结构分析[J];中国工程机械学报;2008年02期
2	陈积强;李春;周碧池;;Pro/TOOLKIT同步与异步开发模式[J];上海理工大学学报;2008年01期
3	杨钟瑾,史忠科;神经网络结构优化方法[J];计算机工程与应用;2004年25期
4	王凯,周慎杰;80吨履带起重机桁架式臂架系统的有限元分析[J];机械设计与研究;2005年05期
5	计三有;苏运波;;基于神经网络的起重机臂架结构优化[J];机械设计与制造;2008年08期
6	陈勇将;徐幼林;;基于Pro/Toolkit的通用参数修改模块的设计[J];机械设计与制造;2010年02期
7	赵振宇;张磊明;刘白;周后明;;基于Pro/Toolkit二次开发的减速箱轴参数化设计[J];机械工程师;2009年03期
8	邵将,李世国;Pro/E与ANSYS的连接方法和应用实例[J];机械设计;2004年09期

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前8条

1	杜鹏;卸船机前大梁结构的数字化设计[D];武汉理工大学;2011年
2	巫越;起重机桁架式臂架优化设计研究[D];大连理工大学;2011年
3	杨永斌;基于BP神经网络的边坡岩体力学参数反分析[D];中南大学;2011年
4	孙太山;基于BP人工神经网络的多点非时序变形预测模型研究[D];西南交通大学;2011年
5	景仁坤;基于Pro/Engineer的三维参数化设计研究与开发[D];武汉理工大学;2005年
6	赵元;基于Pro/E的卷纸机参数化设计的研究[D];东北大学;2006年
7	苏运波;基于APDL的起重机臂架结构参数化建模及优化研究[D];武汉理工大学;2008年
8	马玉英;大型起重船臂架结构拓扑优化设计研究[D];天津大学;2007年

	【二级参考文献】
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前10条

1	杨竞,郭兴旺,吴迪平;非稳态轧制时轧机振动的形态与评判[J];北京科技大学学报;1999年01期
2	傅云义,杨平,杨王玥,孙祖庆,孙祖庆;粗大奥氏体晶粒中应变诱导铁素体形成特点[J];北京科技大学学报;2000年02期
3	赵磊,郑为为,杨王玥,孙祖庆;Q235碳素钢多道次热变形中的组织演变及性能[J];北京科技大学学报;2004年05期
4	张麦仓,董建新,曾燕屏,孙影,杨忠民;Q235低碳钢高温变形过程的动态组织演化分析[J];北京科技大学学报;2005年02期
5	王丹民;李华德;周建龙;梅兵;;热轧带钢力学性能预测模型及其应用[J];北京科技大学学报;2006年07期
6	窦晓峰，鹿守理，赵辉;Q235钢动态再结晶模型的建立[J];北京科技大学学报;1998年05期
7	武文斐,郭春牧,李义科,张欣欣;轧板热轧过程传热性能的数值模拟[J];包头钢铁学院学报;2003年01期
8	王艳文,康永林,任学平,余智勇,袁大焕;棒材四道次连轧过程中轧件变形的三维有限元模拟[J];材料科学与工艺;1999年S1期
9	沈丙振,方能炜,沈厚发,柳百成;低碳钢奥氏体再结晶模型的建立[J];材料科学与工艺;2005年05期
10	徐建忠,熊尚武,刘相华,王国栋,白光润;异型扁坯轧制过程的刚塑性有限元分析[J];东北大学学报;2000年02期

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前2条

1	许志强;钢管减径三维热力耦合刚塑性有限元虚拟仿真集成系统[D];燕山大学;2003年
2	谢红飙;H型钢轧制过程多参数耦合模拟与实验研究[D];燕山大学;2006年

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前10条

1	牟建华,周伟,万百五;组合多重神经网络动态系统鲁棒故障检测与诊断[J];西安石油学院学报(自然科学版);1997年01期
2	郭前岗,孙瑜;一种新型神经网络结构的PID控制器及其仿真研究[J];西北轻工业学院学报;1998年03期
3	冯静,王玉,陈中中;浅谈用神经网络预测摩擦焊接头性能[J];大众科技;2005年08期
4	王艳春;王新;;基于神经网络求解TSP问题的研究[J];齐齐哈尔大学学报;2006年01期
5	易祖坤;蒋海;杨亚东;;人工神经网络复合压裂选井选层中的应用[J];西部探矿工程;2007年09期
6	夏文智;李刚进;朱丽;章中林;;工业火灾报警控制器的可靠实现[J];消防科学与技术;2008年03期
7	郑孝东;程根银;顾涛;胡兴志;李永;封孝辉;黄文华;;基于模糊-神经网络的局部通风机变频调速系统设计[J];煤炭工程;2010年04期
8	朱海东;雷英成;屈勇;;基于神经网络的多属性分析在地震图像共同区域划分中的应用[J];长江大学学报(自然科学版);2011年06期
9	郑晓雯，林南英;神经网络在机械系统故障诊断中的应用[J];西安科技学院学报;1994年02期
10	杨尚宝，杨天钧，董一诚;铁水含硅量预报神经网络模型[J];北京科技大学学报;1995年06期

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前10条

1	侯艳芳;冯红梅;;基于神经网络的调制识别算法的研究[A];武汉(南方九省)电工理论学会第22届学术年会、河南省电工技术学会年会论文集[C];2010年
2	沈建荣;杨林泉;陈琳;;神经网络的稳定性判据与区域经济结构调整[A];系统工程与可持续发展战略——中国系统工程学会第十届年会论文集[C];1998年
3	石山铭;李富兰;丁俊丽;;神经网络的知识获取[A];全国青年管理科学与系统科学论文集（第1卷）[C];1991年
4	吴清烈;徐南荣;;基于神经网络的一种多目标决策方法[A];复杂巨系统理论·方法·应用——中国系统工程学会第八届学术年会论文集[C];1994年
5	李晓钟;汪培庄;罗承忠;;神经网络与模糊逻辑[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第五届年会论文选集[C];1990年
6	房育栋;余英林;;高阶自组织映射及其学习算法[A];1995年中国控制会议论文集（上）[C];1995年
7	王晓晔;杜朝辉;吕德忠;刘建峰;;神经网络模糊控制在温度控制系统中的应用[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
8	金龙;吴建生;;基于遗传算法的神经网络短期气候预测模型(摘要)[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“气候系统与气候变化”分会论文集[C];2003年
9	申伟;张元培;;基于MATLAB的自适应神经网络模糊系统(ANFIS)的应用[A];《制造业自动化与网络化制造》学术交流会论文集[C];2004年
10	田艳兵;;BP算法和PSO算法在神经网络中的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年

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前10条

1	于翔;数字神经网络中的协同应用[N];网络世界;2009年
2	健康时报特约记者　张献怀;干细胞移植：修复受损的神经网络[N];健康时报;2006年
3	邹丽梅陈耀群;江苏科大神经网络应用研究通过鉴定[N];中国船舶报;2006年
4	记者孙刚;“神经网络”：打开复杂工艺“黑箱”[N];解放日报;2007年
5	尹永铸;莱钢20亿上马大Ｈ型钢生产线[N];经济观察报;2004年
6	张磊陈亮;马钢大H型钢生产线电气控制系统升级改造拉开帷幕[N];世界金属导报;2008年
7	张磊陈亮;马钢大H型钢生产线电气控制系统升级改造启动[N];中国冶金报;2008年
8	马钢技术中心吴结才;在市场洗礼中不断发展[N];中国冶金报;2006年
9	本报实习记者　　　陈静;莱钢阿赛洛达成参股框架协议[N];中国证券报;2006年
10	通讯员杨宝富记者郭猛;H型钢生产线在迁西竣工投产[N];河北日报;2006年

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前10条

1	马永涛;通信信道建模的神经网络优化技术研究[D];天津大学;2009年
2	周伟;关于多稳定回复式神经网络中的一些问题[D];电子科技大学;2010年
3	汪木兰;神经网络硬化实现的共性技术在电力传动中应用研究[D];合肥工业大学;2010年
4	徐芳;多稳定神经网络的动力学分析[D];电子科技大学;2011年
5	张海仙;回复式神经网络的连续吸引子[D];电子科技大学;2010年
6	尹丽子;基于动态模型的神经网络稳定性研究[D];山东师范大学;2011年
7	董岩;基于神经网络的机载三轴稳定平台控制系统算法应用研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2011年
8	金英秀;一类带时滞的Cohen-Grossberg神经网络稳定性研究[D];东北大学;2009年
9	刘志祥;深部开采高阶段尾砂充填体力学与非线性优化设计[D];中南大学;2005年
10	戴雪龙;PET探测器神经网络定位方法研究[D];中国科学技术大学;2006年

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前10条

1	刘兰兰;基于神经网络和遗传算法的H型钢粗轧工艺参数优化研究[D];山东大学;2011年
2	杨立儒;基于神经网络的电路故障诊断的研究与实现[D];解放军信息工程大学;2010年
3	田鹏明;基于神经网络的振动主动控制研究[D];太原理工大学;2012年
4	姜宇;发动机裂解设备故障诊断技术的研究[D];吉林大学;2012年
5	邢远凯;基于决策树和遗传算法的神经网络研究及应用[D];浙江大学;2010年
6	高宝建;基于神经网络的月降水预报模型在洪泽湖的应用研究[D];南京信息工程大学;2012年
7	陈少华;基于Hopfield神经网络控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
8	来建波;基于神经网络的路段行程时间预测研究[D];云南大学;2011年
9	闫超;基于BP神经网络的煤矿深埋硐室软岩流变参数反演分析[D];安徽理工大学;2011年
10	段成均;时滞神经网络稳定性分析[D];重庆交通大学;2011年

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