人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在合金鋼研制和生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在合金鋼研制和生產(chǎn)中的應(yīng)用康德山陳昱唐波柳妙修欽佩張未名陳念貽（中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所上海200050）摘要摘要本文試用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)總結(jié)合金鋼研制數(shù)據(jù)中的規(guī)律，并應(yīng)用偏相關(guān)指數(shù)表征各影響因子對(duì)合金鋼性能影響的程度。計(jì)算結(jié)果表明，IF鋼的延伸率、耐低溫鋼的無塑性變形溫度預(yù)報(bào)值與實(shí)測(cè)值相當(dāng)符合。根據(jù)偏相關(guān)指數(shù)絕對(duì)值的大小判別影響耐深沖鋼合格率的主要因素效果亦佳。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，偏相關(guān)指數(shù)，合金鋼1引言引言合金鋼研制和

2、生產(chǎn)涉及到多因素相互關(guān)系，表征研制或生產(chǎn)控制目標(biāo)的參量通常包括抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、硬度、斷面收縮率等。影響上述性能的因子有：化學(xué)成分、熱處理和熱軋、冷軋的工藝條件等。目標(biāo)參量與影響因子間存在復(fù)雜的、通常是非線性的關(guān)系。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一類特別適于總結(jié)非線性經(jīng)驗(yàn)關(guān)系的數(shù)據(jù)處理方法，我們?cè)囉萌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)方法總結(jié)合金鋼研制數(shù)據(jù)中的規(guī)律。2計(jì)算方法計(jì)算方法我們采用三層節(jié)點(diǎn)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和誤差反向傳遞算法[1]，傳遞函數(shù)用tanhx，用退火

3、技術(shù)防止局部極小。用NeuralwareInc.的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序，在386微機(jī)上對(duì)合金鋼研制數(shù)據(jù)擬合計(jì)算，并試行未知樣本性能預(yù)報(bào)。合金鋼研制中影響因素眾多，常需對(duì)影響因子按重要性“排隊(duì)“，以找出當(dāng)前情況下最需要解決的關(guān)鍵因子。我們用偏相關(guān)指數(shù)（PartialCrelationIndex）表征各影響因子對(duì)合金鋼性能影響的程度，第i個(gè)輸入?yún)⒘縜i的偏相關(guān)指數(shù)ri依下式計(jì)算[2]此處△o為用ai以外的輸入?yún)⒘枯斎刖W(wǎng)絡(luò)，以目標(biāo)參量t為期望輸出

4、時(shí)，適當(dāng)訓(xùn)練后網(wǎng)絡(luò)給出實(shí)際輸出oˊ，由此逄出的差向量△o=oˊt?！鱝i為用aiˊ以外的輸入?yún)⒘枯斎刖W(wǎng)絡(luò)，以ai為期望輸出時(shí)，適當(dāng)訓(xùn)練后網(wǎng)絡(luò)給出實(shí)際輸出ai，由此算出差向量△ai=aiˊai。A和Bi則分別表示△o和△ai的平均值。ri絕對(duì)值愈大，則ai對(duì)網(wǎng)絡(luò)輸出的影響愈大，故ri可作為影響因子的重要性的判據(jù)。上述計(jì)算結(jié)果存入專家系統(tǒng)的知識(shí)庫中供合金鋼設(shè)計(jì)用。3應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例3.13.1用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立合金鋼性能的數(shù)學(xué)模型用人工神經(jīng)

5、網(wǎng)絡(luò)建立合金鋼性能的數(shù)學(xué)模型為例，樣本數(shù)為38個(gè)，輸入?yún)⒘?3個(gè)，隱節(jié)點(diǎn)數(shù)取為3。按偏相關(guān)指數(shù)計(jì)算方法將各網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練2萬次，計(jì)算ri值。計(jì)算結(jié)果表明，影響杯突值的主要因素有N含量、退火溫度、終軋溫度等，參見表2。降低N含量有利于改善杯突值。延伸率不合格也是造成耐深沖鋼板降級(jí)的一個(gè)重要原因，同樣按偏相關(guān)指數(shù)計(jì)算方法求ri值，得到影響延伸率的主要因素是冷軋壓下率等。以上結(jié)論在生產(chǎn)改進(jìn)實(shí)踐中得到證實(shí)。據(jù)某鋼鐵總廠半年來生產(chǎn)實(shí)踐證明，注意控制上述

6、主要影響因子使該產(chǎn)品成品率上升8%左右。4結(jié)語結(jié)語目前，合金鋼研制多采用炒菜（TrialErrMethod）和線性回歸統(tǒng)計(jì)方法。我們上述初步工作表明，用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法輔助合金鋼研制和生產(chǎn)改進(jìn)可能收到更好的效果。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]RumelhartD.etalParrallelDistributedProcessing:ExplationsintheMicrostrctureofCognition.MIT.1986[2]宋新華，人工