Temperature distribution in steel during hot rolling: pseudo-bond graph view

In hot rolling, a metal is given its final shape by plastically deforming the original stock. In this present work, the above mentioned deformation process is modelled, i.e., temperature, flow stress at each point in and around the deformation zone. A viable bond graph model has been developed to study the essential dynamics inside the material. Low-carbon steel has been considered and the modelling is described for single-pass hot rolling.     

A hybrid approach for supervisory control of furnace temperature

The temperature control of the reheat furnace is very difficult due to its complex characteristics. Based on expert knowledge and pyrology mechanism, a hybrid supervisory control system (an optimal setting model) has been developed innovatively to control its temperature. With the help of a statistical process controller, this hybrid supervisory control system can replace the human operator for most of operations in the process. Since an expert compensator is designed to suppress the external disturbance, the proposed model can automatically update the optimal set-point value for the furnace temperature of each zone under the varying boundary conditions. Both simulation and industrial experiment show the viability and effectiveness of the suggested model and its bright application foreground in thermal process.     

步进式加热炉燃烧控制的新方法

针对常规交叉限幅控制方法负荷跟踪速度低的缺点,采用了具有快速补偿响应功能和抗积分饱和功能的改进交叉限幅燃烧控制方法;针对炉温过程具有时变非线性的特性,应用了自整定PID控制算法;针对加热炉下加热段与上加热段炉温对象耦合干扰严重的现象,应用了智能解耦控制方法。实际应用结果表明,该方法可提高加热炉各段炉温的控制精度,获得满足开轧所要求的钢坯温度,并能保证经济燃烧和安全运行。     

钢坯加热炉计算机控制动态数学模型的开发

本文论述了一个应用于加热炉计算机控制和优化操作的离散状态空间模型的开发.模型 基于描述钢坯不稳定导热的两维偏微分方程的相应的边界条件,应用系统分解和离散化方法, 最终转化为由一系列相互关联的子系统组成的大规模离散状态方程.根据加热炉的可测炉段 温度和钢坯的几何尺寸、钢种、移动速度等有关操作条件,模型实时地给出钢坯在炉内任意位 置温度分布的动态响应. 由大型加热炉工业试验数据表明,模型的精度能满足工程应用的要求. 本文还提出了应用数学模型实现加热炉递阶计算机空子的策略.     

加热炉的炉温优化设定模型

针对冶金工业的步进式加热炉炉温设定中存在的问题,以面向生产目标的集成控制 技术为基础,建立了加热炉的炉温控制回路的优化设定模型,解决了炉温控制回路的优化设 定问题,从而节省了吨钢的耗油量,提高了产品质量.     

Bond graph model of a vertical U-tube steam condenser coupled with a heat exchanger

A simulation model for a vertical U-tube steam condenser in which the condensate is stored at the bottom well is developed in this paper. The U-tubes carrying the coolant are partially submerged in the stored condensate and thus the bottom well acts as a heat exchanger. The storage of hydraulic and thermal energies is represented using a coupled pseudo-bond graph model. Advection effects are modelled by considering reticulated segments of the tubes carrying coolant, over which condensation takes place. The developed model is of intermediate complexity and it is intended for use in observer based real time process supervision, which works by comparing the process behaviour to the reference model outputs. The simulation results obtained from the bond graph model are validated with experimental data from a laboratory set-up.     

基于伪键合图法的电磁泵建模与仿真

采用由荷兰Twente大学研发的机电一体化建模软件20-sim,用键合图法模拟并实现了电磁泵中磁场域、电场域和液压域的相互作用过程,仿真分析了电磁泵的进出水状况.根据电磁泵在工作过程中泵室的发热情况,利用伪键合图法对电磁泵中的热力系统进行了分析和仿真,结果显示了电磁泵系统的热力学性能和动态特征.在分析电磁泵进出水时纹波产生原因的基础上,通过调节参数消除了纹波的影响.总体仿真结果反映了在设计阶段的20-sim建模环境中利用伪键合图法建模的直观效果.     

Mathematical model for predictive control of the bell-less top charging system of a blast furnace

Modern blast furnaces use bell-less top systems for the charging of the solid feed into the furnace. The complete potential of the charging system for distributing the material in the furnace cross-section in any desired profile can be achieved only by using a suitable charge distribution model. By considering the flow of different types of solid particles like iron ore, sinter and coke through the bin and rotating chute, equations have been developed for the particle trajectories. The formation of the ring shaped hill of material by the accumulation of the falling material has been modeled considering the angle of repose, rolling and layer penetration. These relationships have been combined with appropriate corrections for the burden descent and the mixed layer formation to develop the overall geometry of the stock line. The burden charge model has been used in an optimization routine to determine the best charging pattern to transit from an existing stock line geometry to a new geometry. The models have been tested in an operating furnace and incorporated in a supervisory control system.     

基于免疫文化算法的特钢加热炉调度优化

特种钢企业的生产具有品种多、批量小的特点,导致轧制线上在线加热炉组的调度成为NP难问题.本文在详细分析该类问题的基础上,提出了基于免疫文化算法的加热炉优化调度方法.利用免疫克隆算法的全局收敛性对最优调度方案进行搜索,利用文化算法形成的公共认知信念指导和加速搜索,仿真实验表明,该方法在轧机利用率、钢坯在炉内滞留时间及加热炉运行时间等多方面均优于传统的人工调度方法.     

加热炉炉温智能控制系统的一种设计方案

针对步进式加热妒炉温控制系统中存在时变、非线性等特征,设计了燃气、空气回路流量设定值调节系统,并在该系统中了采用RBF神经网络整定PID控制器参数;针对炉温控制系统中参数耦合和系统模型不确定的问题,分别在燃气和助燃空气回路中设计了一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的逆控制解耦系统,并对燃气和空气回路流量设定值进行动态跟踪.仿真结果表明:该步进式加热炉炉温智能控制系统具有鲁棒性好、抗干扰能力强、超调小,动态跟踪品质好和稳态精度高等特点.     

面向知识图谱链接预测任务的解释子图生成模型

近年来图神经网络（GNN）发展迅速,相关模型在知识图谱链接预测任务上的性能显著提升。为解释性能提升的原因,研究人员需要提取GNN学习到的子图模式。然而现有GNN解释器在知识图谱这类典型多关系（multi-relation）图数据场景下的解释准确性尚未被验证,且相关工具尚未实现,导致解释子图提取困难。针对该问题,提出一种将多关系的知识图谱转换为单关系（uni-relational）图的知识图谱链接预测模型,该模型通过将知识图谱中的实体组合为新的节点,并将关系作为新节点的特征,生成只有单一关系的新图,并在新图上训练去噪自编码器使其获得链接预测能力,最后使用GNN解释器生成子图解释。在三个基准数据集上的实验表明,与不进行转换的GraIL相比,所提基于单关系转换的链接预测模型的相对AUC指标提升显著。最后,该模型选取FB15K-237数据集进行解释子图提取实验,验证了模型在直接提取链接预测解释方面的有效性。     

基于边映射表连接的匹配算法

针对面向语义网络图匹配的特殊性, 在基于状态回溯搜索算法的基础上提出一种新的称为基于边映射表连接的匹配算法, 利用语义网络图的有向性, 将图匹配问题转换为对搜索路径的规划, 并采用深度优先算法形成搜索步, 同时对目标图的所有边建立索引, 加快以边匹配为中心形成边映射表的过程, 最后对边映射表进行连接形成结果集。在真实数据集上的实验结果表明, 该算法具有较高的执行效率。     

2130退火炉加热段控制

本文以轧钢厂连退2130退火炉为研究对象,介绍了退火炉加热段的工艺布置、控制系统组成。分析了加热段的控制方式和工作特点。阐明了加热控制系统的实现方法。实践证明这种加热控制具有精度高、控制灵活、操作强度低等特点。     

加热炉自动烧钢控制系统研发与应用

在轧钢生产过程中,加热炉温度的控制起着举足轻重的作用,直接关系到产量、能源、污染、工人的劳动强度等等。目前,国内加热炉控制主要采取操作人员完全手动控制煤气、空气调节阀的开度进行烧炉,这样对流量控制的精度很差,操作的及时性大大降低,直接影响烧钢的质量、产量和能源等指标。针对以上情况结合轨梁2#加热炉生产工艺,设计了基于DCS的温度自动控制系统,实现了温度自动控制、优化烧钢的目的,结束了加热炉长期处于人工烧钢状态,满足了轨梁厂提出的2#炉自动化烧钢的目标要求。     

轧钢加热炉钢坯加热质量的检测研

轧钢加热炉中钢坯温度的检测是一类典型的工业过程质量参数难测量问题。本文首先分析了该问题的产生原因及对生产过程的不良影响，然后运用多元统计投影原理建立了钢坯温度变量和过程变量之间的主元回归软测量模型和偏最小二乘软测量模型，最后基于工业拖偶试验数据对两类模型的参数矩阵进行了求取。根据工业实际生产数据进行的模型校验和误差分析表明，模型预测误差满足工业应用的精度要求，且较作者前期研究的结果更精确。全文分为两部分，这是第一部分。     

基于填充函数算法的工业产品小波网络质量模型

为避免反传学习(BP)算法易于落入局部极小点,该文提出一种基于新填充函数的小 波神经网络全局优化学习算法,用来解决连铸连轧过程的产品质量建模问题.该过程很复杂,影 响其产品性能的因素很多,物理模型难以建立.该文以小波神经网络为模型,建立连铸连轧产品 质量与其化学成分和轧制参数之间的复杂非线性模型.该模型用来对板材产品的断裂延伸率、 屈服强度等质量性能指标进行预测.数值实验表明:所建立的模型拟合与校验命中率较高,能够 较好地预测产品的物理性能.     

柔性螺旋立铣刀数控铣削表面形貌物理仿真模型

以圆柱螺旋立铣刀铣削过程物理特性为研究对象 ,考虑机床主轴偏心和刀杆静态、动态变形等因素的影响 ,建立了一种新的柔性螺旋立铣刀数控铣削过程表面创成物理模型 ;在此基础上 ,给出一种数控铣削三维表面形貌高效仿真算法和仿真算例     

基于预测控制的玻璃窑炉温度系统的控制研究

玻璃窑炉温度系统是一个大惯性、大滞后并具有非线性特征的变参数系统,难以建立精确的数学模型,而且窑炉在运行过程中受到多种扰动因素的影响,传统的PID控制难以满足对窑炉温度控制的高性能要求。本文将引入预测控制中的一种典型控制算法-动态矩阵控制（DMC）算法,提出把此算法应用到玻璃窑炉温度系统中.针对窑炉温度系统的特性进行了参数的设计研究,最后对窑炉温度系统进行了仿真。结果表明该算法具有响应速度快﹑跟踪性能好﹑鲁棒性和抗干扰性强的优点,非常适合于工业上大滞后控制系统。     

乙烯裂解炉燃烧传热的CFD模拟

为了掌握乙烯炉炉膛内的热场分布规律,本文采用CFD方法对SL-Ⅱ型工业乙烯裂解炉辐射段内所发生的燃烧、辐射传热、烟气流动等过程进行了耦合模拟,并且详细地分析了炉膛内流场及温度场的分布情况。其中,裂解炉的几何模型按照工程图纸1:1的比例建立;网格划分在专业网格生成软件ICEM11.0中完成;计算采用标准k-ε双方程模型模拟湍流,漩涡耗散/有限速率燃烧反应模型(EDM/FRC)模拟侧壁烧嘴的预混燃烧和底部烧嘴的非预混燃烧,离散传递模型(DTM)模拟炉膛辐射传热,计算过程在CFX5.0中完成。计算得到了裂解炉炉膛内流场、温度场分布的详细信息,模拟结果与工业实测数据吻合较好。模拟结果表明,在底部烧嘴的射流核心区周围形成了大范围的回流,过渡段拐角处有小范围的回流现象;炉膛长度、宽度、高度方向都存在明显的温度梯度,说明传统的炉膛传热计算方法假定温度分布均匀是不准确的;炉膛的高温区主要集中在炉高4.5 m处;炉膛上部的热量,由于侧壁烧嘴的加入而得到了很好地补充,说明侧壁烧嘴的安装位置合理。研究结果表明CFD模拟是目前为止研究裂解炉内热场分布规律最为有效的手段之一,对于未来乙烯裂解炉的设计与优化作用很大。     

A mathematical model of a 200 MW boiler†

A mathematical model is developed for a 200 MW coal-fired, drum-type natural circulation boiler with reheat. The complete unit is divided, for the convenience of the analysis, into several sections, viz. the economizer, the drum, the downcomer, etc. The dynamic behaviour of each section is described in mathematical terms. The equations are linearized and manipulated into state space form for solution in a digital computer. Results for the more important system variables are presented end discussed. Difficulties found in the modelling are emphasized.