(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110765429.X (22)申请日 2021.07.0 6 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113486587 A (43)申请公布日 2021.10.08 (73)专利权人 太原科技大 学 地址 030024 山西省太原市万柏林区瓦流 路66号 (72)发明人 王清华　加世滢　胡建华　周新亮　 赵铁林　 (74)专利代理 机构 太原市科瑞达专利代理有限 公司 14101 专利代理师 赵禛 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 30/12(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) B21D 28/24(2006.01) G06F 119/14(2020.01)(56)对比文件 US 201613 3843 A1,2016.0 5.12 CN 10838 8702 A,2018.08.10 CN 104070 083 A,2014.10.01 WO 2020234546 A1,2020.1 1.26 CN 105334269 A,2016.02.17 CN 107506565 A,2017.12.2 2 CN 111291513 A,2020.0 6.16 CN 103886159 A,2014.0 6.25 杨坤等.基 于遗传神经网络的钢管壁厚预测 模型的研究. 《枣庄学院学报》 .2013,(第02期), 施少华.无缝钢管斜轧穿 孔能耗和穿 孔过程 的建模方法研究. 《中国优秀博硕士学位 论文全 文数据库(硕士)工程科技 Ⅰ辑》 .2016,(第3期), B022-391. 林伟路.AZ31镁合金 无缝管斜轧穿 孔工艺的 研究. 《中国优秀博硕士学位 论文全文数据库(硕 士)工程科技 Ⅰ辑》 .2019,(第5期),B02 2-399. 加世滢 等.基 于MATLAB应用程序组件的无 缝钢管穿 孔工艺软件开发. 《钢管》 .2021,第5 0卷 (第6期),68-71. (续) 审查员 文兴丽 (54)发明名称 基于Matlab的无缝钢管穿孔工艺模型参数 预测系统 (57)摘要 本发明涉及基于Matlab的无缝钢管穿孔工 艺模型参数预测系统， 属于无缝钢管穿孔工艺模 型壁厚预测技术领域， 本系统包括数据导入和导 出单元实现对工艺参数的计算， BP神经网络对无 缝钢管管型参数训练、 预测以及训练效果综合评 估， 该系统结合Matlab编程实现网络模型的建立 训练和预测， 提供一种设计简单、 检测速度快、 灵 活性高且稳定可靠的基于MATLAB  APP的无缝钢 管穿孔工艺模 型壁厚的预测方法。 本发明实现数 据导入、 性能评估、 模型预测以及预测结果导出 等功能于一体， 减少了工作量， 已知关键影响参数可利用BP神经网络预测管型， 用以指导穿孔生 产,保证钢管生产质量， 能保证系统在长时间监 测时的预测精度。 [转续页] 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 113486587 B 2022.08.05 CN 113486587 B (56)对比文件 Xiao D 等.Proces s monitoring and fault dia gnosis for pierci ng producti on of seamles s tube. 《Mathematical Problem s in Engineering》 .2016,1-2.2/2 页 2[接上页] CN 113486587 B1.基于Matlab的无 缝钢管穿 孔工艺模型参数 预测系统， 其特 征在于包括以下步骤： (1)建立MATLAB  APP主人机交互界面， 主人机交互界面由坯料信息、 轧辊设计、 运动学 参数、 顶头 设计、 导板 设计、 工艺参数、 管型预测、 力能参数8个输入模块组成， 通过在代码视 图中编写相应菜单的回调函数， 点击相应菜单 可跳转到相应界面； (2)每个所述输入模块分别建立对应的子人机交互界面， 每个子人机交互界面分别设 置对应的设计参数输入输出模块， 使用Matlab函数uigetfile()获取需要导入和导出的目 标Excel表格的文件路径和文件名， 使用函数xlsread()读取目标Excel表格内的数据， 系 统通过计算后将得出的穿孔设备对应的工艺参数以及无缝钢管管型参数， 用函数xlswrite ()导入到目标表格中； (3)采取影响管型的五个参数： 前伸量、 轧辊距、 导板距、 坯料直径、 顶头直径作为BP神 经网络的输入， 采用BP神经网络对 无缝钢管工艺参数进 行训练、 验证及预测， 得到穿孔毛 管 的管型预测结果， 包括以下步骤： S1： 网络层数： 设置 输入层、 隐藏层、 输出层各1层； S2： 初始化网络： 使用newff()建立无缝钢管斜轧穿孔管型预测模型， 根据输入输出变 量确定输入输出层神经 元数目， 网络结构为5 ‑10‑2； 设置训练函数、 训练算法、 归一 化区间； S3： 设置网络的迭代次数为2000次， 学习率为0.1， 根据国标对尺寸偏差的要求， 设置外 径允许偏差为0.1， 壁厚 允许偏差为0.1； (4)子人机交 互界面中的设计参数通过 excel形式加载和保存。 2.根据权利要求1所述的基于Matlab的无缝钢管穿孔工艺模型参数预测系统， 其特征 在于： 在所述 步骤(1)中， 主人机交 互界面可以独立打开任一子人机交 互界面。 3.根据权利要求1所述的基于Matlab的无缝钢管穿孔工艺模型参数预测系统， 其特征 在于： 在所述 步骤(2)中： 子人机交互界面中的坯料信息模块包括以下参数的输入窗口： 日期、 材料、 管坯直径、 坯料长度、 出钢温度、 毛管直径、 毛管壁厚、 毛管长度， 坯料信息参数 可生成表格形式； 子人机交互界面中的轧辊设计模块包括以下参数的输入窗口： 管坯直径、 毛管直径、 辊 型、 轧辊数、 碾轧角、 轧辊入口锥母线倾角、 轧辊出口锥母线倾角， 包括以下参数输出窗口： 轧辊直径、 轧辊长度、 入口辊型锥角、 出口辊型锥角、 入口锥长度、 压缩带长度、 出口锥长度、 辊端圆角； 子人机交互界面中的运动学参数模块包括以下参数输入窗口： 管坯直径、 毛管直径、 毛 管壁厚、 轧辊直径、 轧辊转速、 轧辊个数、 送进角、 出口断面切向滑动系数、 摩 擦系数， 包括以 下参数输出窗口： 顶头前坯料径向压下量、 轴向滑移系数、 出口速度、 送进速度、 管坯转数、 螺距； 子人机交互界面中的顶头设计模块包括以下参数输入窗口： 顶头材料、 管坯直径、 毛管 直径、 毛管壁厚、 轧辊入口锥母线倾角、 螺距， 包括以下参数输出窗口： 鼻部直径、 鼻部长度、 顶头直径、 顶头圆弧部分长度、 穿 孔锥、 均壁锥、 反锥、 顶头锥体母线的倾 斜角； 子人机交互界面中的导板设计模块包括以下参数输入窗口： 管坯直径、 毛管直径、 毛管 壁厚、 送进角、 碾轧角、 轧辊直径、 轧辊入口锥母线倾角、 顶头直径、 螺距， 包括以下参数输出 窗口： 导板入口斜面倾角、 导板出口斜面倾角、 导板入口锥宽度、 导板出口锥宽度、 入口处槽 深、 出口处槽深；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113486587 B 3