无缝钢管壁厚精度的解释结构模型.pdf

轧钢
00年4月
卷?第2期
STEEL ROLLING
Apr 2000 Vol17 No.2
无缝钢管壁厚精度的解释结构模型
吕庆功李霞朱景清
北京科技人学材料科学与工程学院100083)
摘要:以系统结构模型化理论为依据,建立了无缝钢管壁厚精度的解释结构模型,提出了源点元素和影
响链的概念。分析表明,无発钢管壁厚精度的解释结构模型可为无缝钢管壁厚精度的人工及自动控制与決
策提供依据。该模型的建模方法还可用于板带、型钢等其它钢材生产系统。
关键词:无缝钢管;壁厚精度;结构模型
中图分类号:TG301
文献标识码:
Interpretative structural model for wall thickness accuracy of seamless steel tube
U Qing-gong, LI Xia, ZIU Jing-qing
Materials Science Engineering School, University of Science &Technology Beijing, Beijing 100083, China
Abstract: Based on the system structure modeling theory, the interpretative structural model is established for the wall thickness
accuracy of seamless steel lube, and two conceptions of source element and influencing chain are promoted. The analyses indicatc
that the interpretative structural model of seamless steel tube can serve as a basis for artificial or automatic control of the wall
thickness accuracy
Key words: seamless steel tube; wall thickness accuracy; structural model
长期以来,壁厚精度问题一直是困扰无缝钢对系统总体的影响等问题。
管生产的一个技术难题。影响无缝钢管壁厚精度
下面以某一包含6个要素(S1~S6)的系统
的因素很多,各因素之间又存在着繁杂的内在联为例,见图1,介绍建立解释结构模型的3个关
系。木文以100mm三辊轧管机组为研究对象,键步骤。
以系统结构模型化理论为依据,建立无缝钢管壁
厚精度的解释结构模型,旨在给出无缝钢管壁厚
精度影响机理的总体图景,为壁厚精度控制的结
构化与模型化提供依据。
1解释结构模型原理
解释结构模型是为分析复杂的社会经济系统
图1某一6要素系统的有向连接图
问题而开发的一种方法1,其特点是将复杂的1.1建立邻接矩阵A
系统分解为若干子系统(或要素),利用人们的
邻接矩阵描述的是系统每两个要素之间的直
实践经验和知识以及计算机的帮助,最终将系统接因果关系,其元素a可以定义为a=1,表示
构造成一个多级递阶的结构模型。该模型实际上要素S,与要素S;有直接关系;a;=0,表示要
是用节点和有向连接边构成的有向连接图米描述素S,与要素S;没有直接关系。根据图1所示系
的一个系统结构,它不仅可以分析系统的要素选统中各要素之间的直接因果关系,该系统的邻接
择是否合理,还可以分析系统要素及其相互关系矩阵A可表示为:
收稿日期:1999-09-0
作者分方(1-:男(汉数山西文水人,土
第17卷?第2期
吕庆功等:无缝钢管壁厚精度的解释结构模型
集,用A(S:)表示。一个多级递阶结构的最高
S1「000000
级要素集,其可达集R(S)中只包含它本身的
S2001000
要素集,其前因集A(S:)中除包含要素S;外
110000
还包含其下一级的要素。由此,
若可达集R(S;)=R(S)nA(S
Ss1000
0
则R(S,:)为最高级要素集。
按照此法首先确定出系统全集的最高级要
邻接矩阵描述了经过长度为1的通路后,每素,然后将全集最高级要素排除后,按同样方法
两个节点之间的可达程度,可根据经验或系统工确定第2级次的最高级要素,依次类推,可找出
艺原理直接建立。
各级所包含的最高级要素集。
1.2建立可达矩阵R
若用1,l2,…表示从上到下的级次,则
可达矩阵描述的是系统各要素之间,经过长有k个级次的系統,其级间划分可用下式表示:
度不大于(n-1)(n为矩阵阶数)的通路所传递
I1(S)=L1,L1,…,L
的可达的因果关系。该矩阵具有推移律特性,即
若定义第0级为空集,则可以列出求
当S;经过长度为1的通路到达Sa,而S经过Ⅱ(S)的迭代算法如下
长度为1的通路到达S,那么S,经过长度为2L=S∈S-Lo-L1
R
的通路必可到达S:。根据这一特性,可达矩阵
=Ra_1(S2)0Ak-1(S2)
R可通过邻接矩阵加上单位矩阵1,并用布尔代式中,R』1(S1)和A1(S:)分别是
数运算规则经过一定的演算后求得。
L1ー…-L-1子集中要素范围内的可达集与
令A1=A+1,A2=(A+)2,A3
前因集
(A+)…,依次类推
图1所示即为某一6要素系统经级间划分后
若A1≠A2≠…≠A
建立的结构模型,它明确表示出,S4通过S3、Ss
其中,n为矩阵阶数,也即节点个数:r为与A和S。对最终的控制目标S1有影响,而S3和S2
同阶的单位矩阵。
具有同一性
则可达矩阵R=A,-1=(A+1)-1o
2无缝钢管壁厚精度解释结构模型的建立
图1所示系统的可达矩阵R为
第1步,设定间题:热轧无缝钢管壁厚精度
的影响因素分析。
S「100000
第2步,综合分析热轧无缝钢管中各工艺因
0
素对钢管壁厚精度的影响,选取重要或较重要的
000
因素构成系统要素。根据在100mm三辊轧管
R
机组上的实验研究和理论分析结果2,选取了
00010
51个与钢管壁厚精度有关的因素作为无缝钢管
0
生产系统的系统要素,具体内容见表
1.3级间化分
第3步,根据无缝钢管生产工艺机理,分析
在可达矩阵R基础上,可采用级间化分法表1中各系统要素间的关系,建立系统要素的邻
将系统要素划分成不同级次,然后根据各要素之接矩阵。然后将邻接矩阵转化为可达矩阵,并对
间的直接因果关系画出从下到上的有向边,即可可达矩阵进行分级计算处理
构造出一个多级递阶的结构模型。
第4步,将分级后的系统要素按邻接关系用从
将可达矩阵中第S行中所有值为1的节点下到上的有向边连接,建立结构模型,见图2。
对应的列要素集合定义为要素S:的可达集,用
第5步,将系统要素名称填入结构模型中的
的节点对版的素集合定义为要素S,的前因模型,见域无缝钢管壁厚精度的解释结构
R(S:)表示,将可达矩阵中第S;列所有值为1编号位置,即构