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普通话对英语语音的迁移作用摘 要： 本文在论述语言迁移理论本质的基础上，分析了影响迁移的因素，对汉英两种语言对比，从音素、音位、声调/语调语言、重音和节奏等层面分析了普通话对英语学习的负迁移作用，以便更好地帮助学生克服普通话的负迁移影响，促进英语语音的学习。关键词： 普通话；英语语音；语言迁移；对比研究The Transferring Effect of Mandarin on English PhoneticsLin YuhangDepartment of Foreign Languages and Literatures, Zhangzhou Teachers College 01021225Abstract: This paper is meant to help the Chinese English-learners to overcome the negative phonetic transfer and promote the study of English phonetics by dealing with language transfer theories, analyzing the factors affecting language transfer, comparing and analyzing some phonetic features of the Chinese and English languages, such as phone, phoneme, tone/intonation language, stress and rhythm.Key words: Mandarin; English phonetics; language transfer; comparative analysis语音过关是英语学习的关键，同时也是难点。然而，外语界对语音教学问题的探讨却明显少于其他领域，这难免有些“避重就轻”之嫌。将英汉两种语音进行对比研究，对比教学，不失为一种良策，如张凤桐教授编著的《英国英语语音学和音系学》就是按照这一指导思想编写的教材。对比研究的理论基础是语言迁移，同时，对比研究和教学是正视语言迁移作用的科学方法和手段。然而就在将两种语音进行对比教学的过程中，产生了一些似是而非的说法，例如“普通话好，英语语音就好”是其中最具代表性的。这一说法过分夸大了语际间的正迁移作用，而忽略了负迁移作用。应该说这一问题的答案是不确定的。世界上有各种各样的语言,虽然各种语言有其相通的一面,但每一种语言都有其特有的语音体系,并有自己独特的发音规律。要全面正确地了解普通话对英语语音的迁移作用，就应该在认识语言迁移的本质和产生语言迁移因素的基础之上，将英汉语音、音位相关的方面作科学的对比研究。一、 语言迁移概念及其实质奥苏伯尔的认知结构迁移理论代表从认知的观点来解释迁移的一种主流倾向,然后有符号性图式理论、产生式理论、结构匹配理论与情境性理论等迁移理论。根据奥苏伯尔的认知结构迁移理论，“迁移是一种认知活动，体现了个体主动的心理加工过程”[1]。但也存在分歧，一些研究者着眼于各理论在更高层次上的概括,将迁移概括为“一种学习中习得的经验对其他学习的影响，是新旧经验的整合过程”[2]，这种整合过程可以通过同化、顺应与重组三种方式实现，其实质是原有认知结构与新学习的相互影响、相互作用，从而形成新的认知结构的过程。迁移(transfer)作为一个心理术语,是指已获得的指示、技能、方法等对学习新知识、技能的影响。迁移是人类认知的一个普遍特征。在外语学习中,迁移“指的是人们已经掌握的知识在新的学习环境中发挥作用的心理过程”[3],主要是母语及母语学习经历对学习新语言的影响。语言迁移可分为正迁移(positive transfer)和负迁移(negative transfer)。如果某个外语结构在母语中有对应结构,或母语对外语的学习起促进作用,在学习中就会出现正迁移现象。但是如果某个结构在母语中没有对应的结构,或者两种语言中的对应结构有差异,也就是说,母语对外语的学习起干扰或抑制作用,就会产生反面的迁移,从而影响外语的学习,这就是学习中的负迁移现象。系统的语言迁移研究可追溯到上个世纪四五十年代的语言学家弗赖伊斯(C.Fries)和雷多(R.Lado)。他们从斯金娜(B.F.Skinner)的行为主义心理学理论出发,认为“学习是刺激与反应的强化,是习惯的形成,是新旧知识的联结。因而在外语学习中,母语这种先前语言学习的习惯会对新的外语学习产生迁移作用”[4]。基于这一观点,他们认为“外语学习的主要困难是由两种语言的差异引起的,学习的主要任务就是找出并克服这种差异”[4],据此他们提出了对比分析假说(contrastive analysis hypothesis),即“将学习者的母语(mother tongue/native language)与目标语(target language)进行各方面的比较分析,找出两者的差异,解释或预测外语学习中已经或将要出现的困难与错误,并以此为指导教材的编写和教学活动。”[4]20世纪60年代末,乔姆斯基提出了语言习得机制( language acquisition device)假说和普遍语法 (universal grammar)理论。他认为：“人类语言结构存在着普遍性(language/linguistic universals),这种语言的普遍性反映了人类的经验过程,反映了人类获得新知识能力的普遍性”[5]。也就是说,人类生来就有自然学习语言的能力,它植根于人的内在机制,即语言习得机制。格林伯格( J.Greenberg)通过对跨语言调查(cross-linguistic surveys)特别是对语序的分析来研究和证明语言的普遍性。总之,无论是强调母语迁移作用的对比分析假说,还是强调人类语言的普遍性而忽视母语迁移现象的普遍语法理论,都从不同的方面说明了正是各种语言具有一定的共性,母语才会对外语学习产生积极影响的正迁移作用,同时每种语言所具有的特殊性又使母语迁移对外语学习产生一定的负面影响,即负迁移。二、语言迁移产生的因素语言迁移绝非简单的母语与外语或第二语言间的迁移，也不是两种语言间的相似性或共同性就能决定迁移的程度。相反，它涉及各种不同类型的迁移，也涉及不同的主客观因素。任何迁移形式的产生都受到许多主客观因素的制约。影响英语语音学习迁移的因素很多，包括学习材料间的共同因素、对材料的理解程度、知识经验的概括水平、定势作用、认知结构的清晰性和稳定性及知识的运用等。奥苏伯尔认为，认知结构的3个变量影响新的学习或迁移的发生。认知结构即学生头脑中的知识结构，从广义上讲，它是学生已有观念的全部内容及其组织；从狭义上讲，它是学生在某一特殊领域中的观念的全部内容及其组织。认知结构变量就是学习者应用他的原有知识同化新知识时，原有认知结构在内容和组织方面的特征。影响陈述性知识迁移的变量是：可利用性、可辨别性和稳定性。此外，有学者认为以下问题与语言迁移密切相关。首先，情境特征引起的关注。情境包括最初的学习情境和后来的迁移情境，两种情境是否相似影响迁移水平。研究发现，物理的和社会的场景也是整个学习中重要的、有意义的组成部分。不同的场景或情境，其学习与迁移可能不同。因此，真实的英语学习情境，如外语角等，有助于将学得的语言知识与语言技能迁移到实际情境中去。其次，强调迁移的主动性与通达性。通达体现了学习者的主观能动性，意味着学习者可在迁移机会出现时，顺利地提取有关的经验或可利用的资源。有效的学习者有强烈的内部动机来调节自己的语言学习活动，如主动识别先前的语言学习与目前任务的相关性，识别恰当的语言使用和语言迁移情境，主动提取可利用的资源等，这些都是语言迁移产生的必要条件。三、 对比研究中普通话对英语语音的迁移作用对比研究是建立在美国学者雷多（R. Lado） 1957年提出的“对比分析（contrastive analysis）”基础上的一种语言分析方法。雷多的对比研究是一种在语音、语法和文化层次上对第一语言和第二语言进行严格的、逐一比较的体系。该对比研究的理论基础和焦点是语言迁移。语言的对比研究有助于人们认识语言间的区别和联系。李庭芗先生指出,“英、汉语在语音方面有哪些相同和相异的地方,是每个英语教师所必须了解的。英、汉对比的知识能帮助教师根据英、汉语的异同,预见学生在学习中的难点和重点,从而在教学方法上采取相应措施,以提高英语教学的质量”[6]。要学好英语语音,首先要了解哪些音是汉语中没有的,哪些音容易受汉语语音的干扰,英、汉语音之间怎样互相干扰的。普通话学习者在英语语音学习中产生的迁移，虽然不完全是具体知识的迁移，却是普通话发音习惯、发音部位的迁移，也是一种发音技能的迁移。对两者进行音素（phone）、音位（phoneme）及音节（syllable）等方面作系统的对比研究，无疑会促进找准正迁移作用的条件，而减少负迁移产生的干扰，有助于英语语音的学习。语音的最小单位是音素，但是在言语交际中能区别意义的最小语音单位是音位。音位分为音段音位（segmental phonemes）和超音段音位（super-segmental phonemes）两种，前者包括元音、辅音，元音与辅音、辅音与音在词中的组合，即音位组合或音节；后者则指重音（stress），音程（length）,节奏（rhythm），音调（tone），语调（intonation）及音渡（juncture）等。以下是两种语言音位的对比分析和迁移作用的情况:1. 元音、辅音和声母和韵母属于印欧语系日耳曼语族的英语有20个元音、28个辅音。英语的音位是区别词义的最小单位。属于汉藏语系汉语的音位和英语一样，也是区别词义的最小单位。普通话是汉语的代表语言，有辅音音位，即声母22个，韵母31个。声母一般位于音节的开头，韵母是声母后的一部分，一般由元音或元音加辅音/n、n^/构成，如/B、o、Bi、en、uBn^/等韵母。英语元音分为单元音和双元音；普通话的元音分为单韵母和复韵母。英语的单元音数量比普通话的单韵母要多，而且分得细。普通话里只有6个单韵母；英语有12个单元音，而且分为前、中、后元音。其中/I、U、e、A、Q/等单元音在普通话中找不到近似的音，很难说普通话说得好的人一定就能发好这些音和包含这些音位的单词和句子。而在普通话中 能找到的近似音如/i、u/，前者发音的舌位比英语更靠前，后者则更靠后[7]。另外，普通话的复韵母/ei、Bi、Bo、ou/和英语的双元音/eI、aI、au、EU/虽都以强元音为主，向弱元音方向滑动。但是，普通话滑动较快，而且并没有达到弱元音的位置，念起来两音浑然一体；英语的双元音滑动较明显，两者相对独立，普通话较好的人很容易将like误念成/lak/或/lek/。值得注意的是两者在发音的部位和口形上都存在差异。发复韵母/ei、Bi、Bo、ou/的口形张得小于发双元音/eI、aI、aU、[U/，但舌位略靠后[7]。当然，能掌握汉语中的渐强复韵母，如/iB、ie、uB、uo/的学习者更容易发好英语中的双元音/I[、Z[、U[/。普通话和英语里都有三元音，其发音方法各不相同：发普通话三元音的方法是由弱到强，再由强到弱，中间的元音紧张度强，形成一个音节，如/iBo、uBi、ioU、iBo/等；英语的三元音由双元音加/[/组成，但不是出现在同一个音节里，其发音方法是由强到弱，再由弱到次强。普通话和英语的辅音音位也存在异同。英语的辅音多数是清浊成对的，如 /p、b/，/t、d/，/k、g/等；而普通话的辅音多数分为送气和不送气的清辅音，如/p、b、t、d、k、g、j、q、x、zh、ch、sh、z、c、s/等，浊辅音只有/r、m、n、l、ng/5个。汉语的送气和不送气区别意义；英语的清浊可以区别词义，影响元音的长度和同化相邻的辅音，如/lIt/中的/I/就发得比/lId/中的/I/短促，浊音能延长前面带的元音。又如元音/R：/在 caw，cord，caught三个单词中的音程不同，在caw中发音最长，在cord中次之，caught中则最短。此外，英语中的辅音根据所处的位置不同和所连接的音位的关系，产生音位变体（allophone）。如音位/t/在不同的发音环境中，它的发音是不一样的，在top中是送气的（aspirated）；在stop中是不送气的（unaspirated）；在certain中是鼻腔爆破（nasalized plosive）；在little中是舌边爆破（lateral plosive）；在that kid中是不完全爆破（incomplete plosive）；在that day中是失去爆破（loss of plosive）。这些现象是英语中特有的，普通话再好，如果没有具备该语音知识，也学不好英语语音。诚然，普通话语音系统中的一些音位与英语的某些音位无大差别。比如，鼻辅音（nasal）在两种语音系统中构成一个自然类，可以用同样的区别特征加以描述，/m/，/n/，/N/可分别描述为〔＋辅音性，＋鼻音性，－后部性，＋双唇性〕；〔＋辅音性，＋鼻音性，－后部性，＋齿龈性〕；〔＋辅音性，＋鼻音性，＋后部性，＋软颚性〕。能发好普通话鼻辅音的学习者，语言的正迁移作用就能让他正确发好英语的鼻辅音。但学习者更应关注的那些和普通话发音的部位和方法有差异的近似音和汉语中根本没有的音位，如／W、T／，／F、V／，／tF、dV／等，不管普通话说得多地道的学习者，不加强练习，也不容易发好齿摩擦音（dental fricative）／W、T／，颚龈摩擦音（palato-alveolar fricative）／F、V／和颚龈塞擦音（palato-alveolar affricate）／tF、dV／。特别值得注意的是以下辅音在普通话和英语中的不同描述：／s、z／在英语中为齿龈摩擦音（alveolar fricative）；在汉语中前者为齿摩擦音（dental fricative），后者为齿塞擦音（dental affricate）。／h／在英语中为喉擦音（glottal fricative）；在汉语中为软颚摩擦音（velar fricative）。／r／在英语中为无摩擦延续音（approximate）；在汉语中为卷舌摩擦音（retroflex fricative）[7]。2．音位组合—音节对比音节既是语音学中的一个概念，也是音位学中的重要概念。对音节的定义说法不一。就其结构而言，“音节是由一个或一系列音位构成的语音结构”[7]（P20）。音节通常由起音（onset），领音（peak）和收音（coda）构成，领音一般是元音（vowel），起音和收音常常是辅音（consonant）。英语音节构成形态要比普通话音节构成复杂得多。具体形态如下：英语音节：V－VV－VVV－CV－CVV－CVVV－VC－ VCC－CCVV－CVC－CVVC－CCV－VCCC－CCVC－CC CVC－CCCVVCC－CCCV－CCVVC－CCVVCC－CCVCC C－CCVCCCC－CVCC－CVCCC－CVCCCC汉语音节：V－VV－VVV－CV－CVV－CVVV－VC－CVC－ CVVC从以上对比中可看出，普通话的音节结构比较简单，通常是单辅音加元音；英语音节的首、尾常常出现辅音群（consonant clusters）如 must tempt texts thousandths等。换言之，普通话中只有单辅音型的音节，没有辅音群型的音节。辅音群型的音节成为中国学习者，包括能说标准普通话学习者的语音难点。学习者习惯于在读英语辅音群中夹带元音，如把green念成/^[ri:n/。另外升调时容易从词尾的辅音开始,试图把它拉的很长,因而很费力,发出的音也很不规范。这是因为汉语的音节除/n/和/ng/两个鼻辅音外,都以元音结尾,即为开音节,而且节峰前最多只有一个辅音；而英语的音节节峰前最多可有三个辅音,如/sprIt/等,而节峰后最多可有四个。由于两种语言的音节系统不同,学生易将汉语的音节特征转移到英语学习中。3．语调语言(intonation language)和声调语言(tone language)汉语中的每一个字(或音节)都有一个区分字义作用的声调, 如/mā/妈，/má/麻，/mǎ/马，/mà/骂，/mB/吗,语音学家称汉语为声调语言；然而在英语中,单词的音调不改变它的词义,如book/buk/在读成平调、升调或降调时始终是“书”的意思,但英语的单词被用于句子时,就要赋予它一定的语调,来表达说话者的态度、语气等,这种语调的核心一般放在语句的末尾,所以语音学家把英语叫做语调语言。如:This is your↘seat.句未的降调表示肯定的语气,但 This is your ↗seat?表示疑问的口吻,以求取得对方的证实。汉语句子的语调也常常落在句未的重读字上,但由于这个重读字本身又有固定的声调,其实际语调必然受到该字本身的声调和所需语调的共同影响,即在原来字调的基础上,按所需语调去稍加调制、改变,使它既不完全失去原来的声调,又符合所需语调的要求。如:“这是我的球↘。”句中的“球”字本身是升调(阳平),而句末要求用降调,实际话语中只能采取折衷的办法,把“球”字的升调上升幅度减少一些。又如:“你的书↗,还是他的？”句中“书”字原本是高平调(阴平),而句子中间需要升调,语言实践中只能是把“书”字在原来的高平调后面接着稍微升高一些,成为高平调加升调。可见,由于汉语语调受字调的限制,升降规则比英语复杂,升降的幅度也要小。中国学生由于受汉语的这种声调、语调的负迁移影响,讲英语时往往语调平平,抑扬不太分明,升降起伏较小,很难学会英语那种梯级下降型的语调。近年来,语音学家趋向于更加强调英语语调的重要性,认为元音辅音是英语本身,而语调是英语的灵魂。假如元音辅音念得很准,而语调不对,听起来就不像英语。相反,假如元音辅音读得有些毛病,但语调正确,听起来还像英语。既然英语语调这样重要,那么我们要学好英语就必须注意汉语和英语在语调上的区别,努力在说英语时克服汉语语调的影响,勤学苦练,逐步掌握英语语调。4．其他语音方面的负迁移英语单词没有辨义的声调,重音是重要的语音要素,有区别词义的作用，如：´converse(名词,相反的事务),con´verse(动词,交谈)。在汉语词组中起辨义作用的是声调而不是重音,声调比重音在话语中具有更加重要的作用,除词尾含有虚词的词组(如桌子、木头等)和个别词组(如爸爸、妈妈等)外,大部分词组中的每个字都读成同样的轻重程度,如教师、电话、汽车、天气等。这种母语特点迁移到英语学习中,常常使初学者读多音节英语单词是重读、轻读音节不明甚至重音错位,如把´diligent读成´di´li´gent,di´ligent或dili´gent。在节奏和韵律方面,汉英之间的差别也很大。汉语是以音节(字)为计时单位的,而英语则以重音为计时单位的。汉语中,音节(字)的数目是韵律的基础,除了一些助词念得较快较含糊外,一般每个字所占用的时间大致相等,读得也清清楚楚。例如古诗中总是根据每行的字数来决定它的韵律或节奏,如柳宗元的《江雪》:千山鸟飞绝,万径人踪灭。孤舟蓑笠翁,独钓寒江雪。即使音节(字)有思想表达上所需的轻重之分,也不像英语那么明显、分明,所以,一般字较多的一句话所占用的时间,要比字较少的一句话占用的时间长，如“他有汽车。”和“他有一辆上海产的汽车。”但在英语中,重音和轻音是交替出现的,而重读音节才是节奏的基础、主体。重读音节总是声调较高,响度较大,发音清楚,所占时间较长；而轻读音节则声调较低,响度小,读得快而含糊,所占时间较短。所以,重音与重音之间总是保持大致相等的实际距离。重音之间的轻读音节越多,就读得越快越含糊。如:“Ann ´found the ´book she ´lost at ´last.”和“E´lizabeth ´found the ´article she was ´studying at the ´library.”前一个句子有8个音节,后一句却有19个音节,但两个句子同样只有5个重读音节。为了保持每两个重读音节之间所用时间大致相等,重读音节之间的轻读音节所占用的时间就不完全相同。后句话中,第一和第二个重读音节之间,第二和第三个重读音节之间分别由2个和1个轻读音节,而第三和第四个重读音节之间,第四和第五个重读音节之间各有4个轻读音节,为了保持5个重读音节之间大致相等的时间距离,第三至第五重读音节之间的轻读音节就要读得轻而快。中国学生对英语的这一特点较难把握,往往是按汉语习惯把每个音节(字)说得都很清楚,而不习惯把几个轻读音节压缩在一起,快速而含糊地读出来,因而听起来不是很自然。另外,在音节的衔接(juncture)方面,英语有汉语中所没有的连读(liaison)现象,也会给初学者带来一定的困难。在英语学习中,许多人可以发好一个单词的音,却说不出流畅、连贯的句子；能听懂英语单词,却听不懂连贯的句子。这种现象,我认为,主要原因之一就是他们没有掌握好英语中的连读。英语中有许多词是以辅音结尾的,在与紧接他们后面的一个词词首的元音连起来念,就产生了连读现象。但实际上汉语中也存在这种连读,只是我们平常没有意识到。汉语的连读一般出现在感叹句中,如:我的天哪! Wo de tiBn B好苦哇! HBo ku B然而汉语的连读范围不像英语连读现象那么普遍,而且大多数字以韵母结尾,使连读受到很大限制,所以学生在碰到英语连读时就会感到非常困难,同时也极大地限制了学生的听力发展。同化现象也是英语中最常见的一种音变现象,在连贯的说话或朗读中,音与音之间的相互影响是很自然的。其实,在汉语中也存在着类似的现象,如:面包 miBn-bBo → miBm-bBo难免 nBn-miBn → nBm-miBn这里的“面”和“难”都以/n/结尾,但因为受后面音/b/和/m/(双唇音)的影响,因此,“面”、“难”后面的/n/音就同化为双唇音/m/了。音渡指语音结构中两个音段界限之间的停顿过渡。普通话和英语两种语言中，音渡都有辨义功能，普通话好的学习者，一般能够注意英语音渡，但要完全掌握，仍然需要大量实践。四、结束语普通话和英语在发音的特征与规律、音位的数量与性质等方面都存在异同，而且差异性大于相似性，在二者相似性较强的方面，正迁移作用较为明显；二者差异表现明显的方面，负迁移作用却占了上风。既然普通话在英语语音学习中有“正迁移”和“负迁移”两方面的双重作用,因此,在英语语音教学中教师应与学生一起,尽量克服普通话对英语语音学习的干扰,促进普通话对英语语音学习的积极作用。在教学中教师帮助学生克服干扰时要突出要害,使学生深刻理解两种语言在发音方法以及语言表达方式上的异同。根据对比分析的理论观点,通过描写、选择、对比、预测对比分析的步骤,对普通话和英语进行科学的结构分析,找出两者之间的区别,以及区别程度的大小。通过这种有意识地对英汉语音系统进行对比分析,帮助学生做出有意义的概括,培养学生英汉语音系统差异的敏感性。正如吕淑湘在《中国人学英语》一文中指出:对于中国学生最有用的帮助就是让他认识英语和汉语的差别,对每一个具体问题,都尽可能用汉语的情况来跟英语作比较,让他通过这种比较得到更深刻的体会。中国学生必须认识到汉语、英语的差异,警惕汉语的干扰,尽量在英语学习中克服,避免汉语的干扰,这样才能更有效全面地学习英语。通过以上的讨论，很难说普通话好的学习者，英语语音就一定好；也不能说普通话不好的学习者英语语音就一定不好。影响英语语音学习迁移的因素很多，包括普通话和英语之间的异同因素、个体对异同因素的理解程度、知识经验的概括水平。此外，情境也参与迁移活动；学习者的主观能动性、个体特征等都是语言迁移得以产生的必要条件。普通话对英语语音的迁移作用绝非是单一的，两种语言之间的相似性也不能决定迁移的程度，它涉及多种不同的主客观影响因素，应综合考虑。孤立地研究某一因素或某一类型的迁移，不利于真正揭示迁移的本质，对英语语音学习也无实质性的助益。普通话好，只能说从语言学习的态度、方法等方面具备了发生语言迁移的可能性，但是否能克服语言负迁移的影响，真正发挥语言正迁移的作用于英语学习，还需要学习者发挥主体作用，了解一定的英语语音、音位理论知识，按照英语的语音、音位规律，掌握发音技巧，通过大量的训练，才能有较好的英语语音，说地道的英语。参考文献：1. D．P.Ausubel .Educational Psychology：A Cognitive View〔M〕．New York：Holt，Rinehart and Winston，1968．2. 冯忠良.结构—定向教学的理论（上）[M].北京：北京师范大学出版社，1992．3. 蒋祖康.第二语言习得研究[M].北京:外语教学与研究出版社，1999.4. R.Lado. Linguistic Across Culture[M].Ann Arbor: University of Michigan Press,1957.5. N.Chomsky. Syntactic Structure[M].The Huge:Mouton,1957.6. 李庭芗.英语教学法[M].北京:高等教育出版社，1983.7. 张凤桐.英国英语语音学和音系学[M].成都：四川大学出版社，1998．8. 秦秀白.英语通论[M].武汉：华中师大出版社，1988．

宽带钢轧机板形控制技术比较研究（转）宽带钢轧机板形控制技术比较研究张清东 黄纶伟 周晓敏摘 要 运用软件仿真方法并结合生产实践，从板形调控功效和板带轧机综合性能两个方面，比较研究了目前国际上各主要板形控制技术．研究结果不仅有助于板带轧机的选型和板形技术的配置，也有益于先进板形技术的创制．关键词 板带轧机；板形技术；比较研究分类号 PG 335.11Comparative Study on Shape Control Technologies for Wide Strip MillsZHANG Qingdong HUANG Lunwei ZHOU Xiaomin （Mechanical Engineering School, UST Beijing, Beijing 100083,China ）ABSTRACT The main advanced shape control technologies in operation now were studied and compared, for this reason, shape-adjusting action matrices and mills' overall shape control performances of these actuators were imitated by numerical calculation methods. The research conclusions will be not only beneficial to design of strip rolling mills and selection of shape control actuators for a mill, but also beneficialto creating new advanced shape control technologies.KEYWORDS strip rolling mill; shape control technology; comparative study 自70年代以来，由于市场对板形质量的要求愈来愈高，推动板形控制技术成为板带生产的关键性技术．围绕板形控制技术的开发，国际上先后出现了诸如HC，CVC，UC，K-WRS，PC等多种不同机型的新一代高技术板带轧机．这些轧机都拥有1项自有的标志性板形控制技术并辅以多项其他通用板形控制技术（如弯辊、压下倾斜、分段冷却），在生产中都配备有板形自动检测装置并实现了板形自动控制． 板形控制技术都是具有特定设备形态的工艺技术，其板形控制性能与自身的设备条件，如辊系结构与尺寸（辊数、直径、辊长等），以及工艺条件，如轧制力与轧件宽度等有关．因此，研究和比较板形控制技术需要针对已知的设备条件和工艺条件，从板形调控功效和板带轧机性能两方面进行．1 板形调控功效的定义[1] 板形调控功效是在一种板形控制技术的单位调节量作用下，轧机承载辊缝形状在沿带钢宽度方向上各处的变化量，公式表示如下： (1)式中：E(x)—板形调控功效函数，可能是简单多项式或高阶复杂多项式；gf (x)—承载辊缝形状变化量的函数；S —广义调节量（力或位移）；x—沿板宽方向坐标． 调控功效也可用单位调节量引起的沿板宽方向辊缝形状变化量的离散值表示：E=[e1,e2,…，ei，…] （2）此时，E—板形调控功效矩阵． 以上形式的板形调控功效可以表示板形控制技术对承载辊缝形状的各个描述指标（凸度、楔形度、边部减薄量、局部突起量）的调控作用． 在板形平坦度自动控制系统中，板形调控功效矩阵可表示为板形控制技术的单位调节量所引起的带钢前张应力沿横向各处的变化量，公式表示如下：E=[q1,q2,…，qi，…] （3）其中，m—板宽范围内板形仪测量区段数；qi—第i区段上带钢前张应力变化量． 板形调控功效可以通过实验或软件仿真2种方法确定．其中实验方法需在规模相同的实验轧机或者直接在生产轧机上进行，难度较大．软件仿真的方法经济有效，能灵活地模拟各种轧制条件，应用较为广泛．2 板形控制技术的板形调控功效仿真比较 板形调控功效可以准确地描述一种板形控制技术的板形控制思想和调控特性，研究和比较板形控制技术首先要研究并比较其板形调控功效． 运用有限单元法和影响函数法对目前使用的主要板形控制技术——CVC，HC，PC，K-WRS，DSR，弯辊和压下倾斜的板形调控功效进行仿真研究，结果见图1和2．各图的纵坐标为以0.001 mm为单位的辊缝开度变化量，横坐标为距带钢中心线的距离与半板宽之比，其中DW为工作辊直径，DI为中间辊直径，DB为支持辊直径，B为板宽，P为总轧制力．图中的曲线形态和相应函数表达式表示了各板形技术的板形调控功效的大小、特性．图1 6种板形控制技术仿真.横坐标为距带钢中心线距离与半板宽之比(r);纵坐标为以0.001mm为单位的辊缝开度的变化(γ).(a)四辊CVC,(b)六辊CVC,(c)UC,(d)PC,(e)K-WRS,(f)不对称弯辊与压下倾斜Fig.1Shape-adiusting action of six shape control actuators by imitation图2 DSR辊各个压块和工作辊弯辊的调控功效Fig.2Shape-adjusting action of padsactuators and WT bending on DSR 从图可见，CVC，HC，PC和对称弯辊技术的板形调控功效都是对称的，并且都以2次成分为主．其中4次成分含量最多的有：六辊CVC轧机的中间辊抽辊和工作辊弯辊，以及PC轧机的轧辊交叉和UC轧机中间辊弯辊． 压下倾斜和不对称弯辊技术的板形调控功效是非对称的，并且整体调控作用明显．DSR的单个压块压力调节的板形调控功效除一个是高次对称的，其余皆是非对称的，有一定的局部调控作用．DSR的全体压块压力可以各种对称或非对称分布模式给出，相应提供各种对称或非对称的板形调控功效．K?朩RS轧机的工作辊抽辊没有板形调控作用，其作用在于均匀化磨损． 另外，图中的板形调控功效是在一定的板宽、辊径、辊长和轧制力下计算所得．进一步研究可以发现： （1）板宽与辊长之比对调控功效有一定影响．随着比值的增大，各种板形控制技术的调控功效的大小增加，尤其4次成分增加更多． （2）各种板形控制技术的调控功效对轧辊直径变化的敏感程度不同．如工作辊弯辊对轧辊直径的变化较为敏感，而CVC则基本上与轧辊直径无关． （3）平均单位板宽轧制压力对某些板形控制技术的板形调控功效具有影响．对比可知，以力为调节量的板形控制技术的调控功效基本不受影响，而以辊形、抽辊为调节量的板形控制技术，其调控功效大小随轧制压力增大而增大．3 板形调控功效在控制系统中的作用 板形调控功效是板形自动控制系统中板形控制策略设计的前提和归宿，它在一定程度上决定了所采取的板形控制策略，以及控制效果评价函数形式和各板形控制技术设定值调节量的求解方法，是板形自动控制模型建立的基础．板形调控功效对板形自动控制模型的影响在现有3类闭环反馈控制模型中都显而易见[2]．3.1 基于模式识别类 对于板形调控功效函数较简单的板形控制技术，运用线性最小二乘法把实测板形信号分解为与各调控功效函数相对应的种模式：求得达极小值时的各值，直接用于确定种板形控制技术的设定值的调节量,一般有．3.2 基于最小二乘评价函数类 对于板形调控功效函数较复杂的板形技术，不进行模式识别，直接运用线性最小二乘原理建立离散的板形控制效果评价函数并求解各板形控制技术设定值的调节量： (6) 确定使达到极小值的,[S]p×1=[A]-1p×p[R]p×1 (7)式中，A—板形调控功效矩阵；R—板形实测值矩阵．3.3 基于板形参数评价函数类 首先，运用最小二乘法将板形实测值拟合为完全4次多项式：y(x)=λ+λ1x+λ2x2+λ3x3+λ4x4 (8)再转化为用于表达板形调控功效的板形参数同时将板形控制目标表示为以板形参数分别构造加权的对称及非对称的控制效果评价函数．运用登山探索法直接确定使达到极小值的各板形控制技术设定值的调节量． 以上3类模型分别为3种不同的控制策略及数学模型，用于控制不同的板形技术．4 板带轧机板形控制性能界定指标 板形控制的实质在于对承载辊缝形状的控制．各种板形控制技术的板形控制原理都是调控承载辊缝的形状．在轧制过程中，影响轧件板形（承载辊缝形状）的干扰因素主要是轧辊辊形变化（轧机方面的）和轧制力波动（轧件方面的）．板形控制性能优良的板带轧机，其承载辊缝形状应该同时具有足够大的可调控范围和对轧制力、轧辊辊形变动干扰的抵抗能力．因此提出以下板带轧机板形控制性能界定指标．4．1 辊缝形状调控域 辊缝形状调控域即轧机各项板形控制技术共同对辊缝形状的各个描述指标——凸度、楔形度、边部减薄量、局部突起量——的最大可调控范围．但一般可以将带钢宽度跨距内的辊缝曲线用离散数值表示，并通过多项式拟合得到曲线的2次凸度和4次凸度，并在坐标系中建立辊缝凸度最大可调控范围，称之为辊缝凸度调节域．4．2辊缝横向刚度 轧机一方面应具有承载辊缝形状的可调控柔性，另一方面则应具有当轧制力发生波动和存在干扰时辊缝形状保持相对稳定的能力即辊缝刚性．辊缝的刚性用辊缝横向刚度K界定：K=△q/△Cw （9）式中，—轧制压力q的变化量；—辊缝凸度对应于的变化量．4．3辊形自保持性（稳定性） 轧机的各轧辊在服役期内不断发生表面磨损，下机后可以测得磨损后的轧辊表面轮廓曲线，再与上机前的轧辊初始辊形曲线相减，就可得到轧辊在服役期内表面上的（中点或边部点的）相对磨损量分布曲线，称为轧辊磨损曲线或磨损辊形．定义辊形自保持性参数Rw：Rw=1.0-Wmax.K/Lw （10）其中，Wmax—宽度方向上最大相对磨损量；Lw—磨损曲线宽度；K—轧辊径长比． 如果轧辊表面磨损均匀，则轧辊具有最优的辊形自保持性即辊形稳定性，Rw=1.0．实际生产中，除表面局部剥落外，轧辊磨损曲线多为近似光滑曲线型（C型，高次或低次多项式）、“梯形（T型）”、“阶梯型（S型）”和“猫耳型（CE型）”． 轧辊表面不均匀磨损导致辊缝形状变动和某些板形控制技术的调控功效变化．辊缝调节域表明了辊缝的调节柔性，辊缝横向刚度表明了辊缝在轧制力变动时的稳定性．建立将二者结合组成的Cw-Cq-q坐标系，以轧制宽度B为参变量，可以得到描述轧机板形控制性能的三维图．如果轧辊自保持性良好，则这一板形控制性能的三维图在整个轧辊服役期内保持恒定． 辊缝的调节柔性和刚度特性以及轧辊的辊形自保持性是比较板带轧机的板形控制性能的主要依据． 板形调控功效是板形控制技术的特质，也是决定板带轧机板形控制特性的基本“元素”．因此，比较板带轧机的板形控制性能也可以说明板形控制技术的优劣．5 板形调控功效决定板带轧机性能 板带轧机板形控制技术的配置方案决定了轧机的机型，也决定了轧机的板形控制策略——“柔性辊缝”或“刚性辊缝”．如果轧机的标志性板形控制技术的调控思想是扩大辊缝形状调控域，则称之为柔性辊缝型；如果是提高辊缝横向刚度，则称之为刚性辊缝型． CVC轧机和PC轧机同属高柔度、低刚度辊缝，即柔性辊缝型；HC（UC）轧机属于低凸度、高刚度辊缝型，即刚性辊缝型；VCL（VCR）支持辊技术可提高辊缝刚度并使支持辊具有优良的辊形自保持性，也属于刚性辊缝型；DSR技术既可以实现柔性辊缝控制也可实现刚性辊缝控制．6 板带轧机综合性能比较 板带钢热轧和冷轧机的主要机型有常规四辊，CVC，HC（UC），PC，K?朩RS，VCL（VCR），DSR等．通过软件仿真和生产实践调研从8个方面对各种机型板带轧机的综合性能进行比较，见表1．表1 板带轧机综合性能比较Table 1 Comparison of overall performances in strip rolling mill项目 常规四辊 CVC HC(UC) PC K-WRS VCL(VCR) DSR 轧辊是否抽动 否 是 是 交叉 是 否 是 否 辊缝形状调控域 C A A A C B B A 辊缝横向刚度 C C A C C A A A 辊形自保持性 C C C C B A A B 轧件行进稳定性 B B B C B A A A 辊耗 A C C V B A A C 实现自由轧制 C C B C A C A C 结构及维护简易 A B B C B A B C 避免过大轴向力 A B B C B A A A 辊形及磨辊简易 A C B A A C C A 比较结果进一步说明目前的板带轧机各种机型都各有所长也各有所短，还没有一种机型具有绝对的优势． 尤其是各机型都有明显缺点：CVC辊形曲线易被磨损破坏，辊间接触压力分布呈S型使支持辊（和工作辊）磨损严重不均．HC（UC）轧机辊间接触压力呈三角形分布，使辊端出现较大的接触压力尖峰，从而导致辊面的剥落，增大辊耗和换辊次数．PC轧机机械结构复杂，工作辊轴向力大，交叉点与轧制宽度中心线重合难，轧件易跑偏．K?朩RS和CVC热轧机上下工作辊的不相等“磨损箱”必造成工作辊移位后的非对称辊缝，导致轧件楔形和单边浪的出现，甚至跑偏的发生；而PC轧机由于轧辊不移动可以避免此类问题．使用常规平辊的K-WRS轧机对板形控制无有贡献，但如采用具有特殊辊廓曲线的工作辊，则能兼有板形控制的功能．K-WRS轧机能使磨损分散化和平缓化，为热轧自由规程轧制提供条件，而CVC，HC（UC），PC技术都无此能力．7 结束语 比较研究进一步证明，目前的各项板形控制技术都同时具有优势和局限，处于发展中、尚未成熟．这一方面给板带轧机的选型和板形控制技术的配置制造了难度，另一方面也留下了针对板形控制技术的较大创新空间．正因此，近年来有关板形的研究始终都是前沿和热点，板形技术向系列化和一体化模式发展．系列化主要表现在连轧机组各机架板形控制技术的开发、兼顾板形的轧制道次设定，以及以轧机为重点同时开发热轧层流冷却、热轧精整、冷轧酸洗、冷轧平整与精整中的板形控制技术．一体化主要表现在热轧和冷轧机的机型配置、辊形设计、工艺制度和控制模型被整合为一体的板形综合控制技术．张清东（北京科技大学机械工程学院，北京 100083）黄纶伟（北京科技大学机械工程学院，北京 100083）周晓敏（北京科技大学机械工程学院，北京 100083）参考文献1，黄纶伟.DSR板形技术研究：[学位论文].北京：北京科技大学，1999.32，张清东.冷轧宽带钢板形检测与自动控制.钢铁，1999（10）： 69