蓄热式加热炉钢温预报与炉温优化设定研究

在分析新型蓄热式钢坯加热炉的炉型结构与炉温制度特点的基础上,基于钢坯在炉内 受热辐射和钢坯内热传导的机理,设计了二维非稳态导热钢温预报模型,并给出了适用该模型 的炉温优化策略.该模型能够对出炉钢坯进行网格化钢温预报,具有精度高,通用性强,能够实 现炉内钢坯温度分布的在线预报的特点.仿真研究表明,所提出的炉温优化策略能较大地提高 钢坯的加热质量.     

基于分散推理结构的加热炉钢坯温度分布模糊控制

针对钢坯加热炉系统所具有的典型分布参数特点,提出了一种基于分散推理结构的钢坯温度分布模糊控制方案．首先,将炉内钢坯温度偏差分布作为模糊推理系统的输入信息;然后,对于每一个炉温调整点,通过一组二维模糊控制器,产生一组与钢坯温度偏差分布对应的炉温补偿控制分量;最后,综合各控制分量获得各调整点处的炉温补偿量．仿真算例表明,该方案能够有效地保证钢坯按理想加热曲线完成加热过程．     

时变不确定性系统的二自由度最优鲁棒稳态跟踪控制器设计

研究了被控系统存在范数有界的时变模型摄动和未知外部干扰时鲁棒稳态跟踪问题. 利用二自由度控制结构和Youla参数化方法.提出了一个最坏情况稳态绝对误差的精确计算公 式,利用该公式最优稳态跟踪控制器设计问题可化为一个有限维l1优化问题.因此控制器设计 只需解一个标准线性规划问题.此外,还证明了所提出的控制器可同时保证系统的鲁棒稳定性 和最优跟踪性能.仿真结果表明了该方法的有效性和可行性.     

二维稳态传热问题的计算机仿真

热量传输现象在工程技术领域中广泛存在,对二维稳态传热情形下温度场分布的研究有重要现实意义。对于复杂几何形状的物体和非线性的边界条件,分析解法显得无能为力;相比之下,建立在有限元基础上的数值计算是有效和准确的。在传热和流体流动问题的数值计算方面,SIMPLE算法被广泛采用。通过VC和Matlab的混合编程用SIMPLE算法实现了对二维稳态传热问题的计算仿真,描述了温度场的分布。     

基于改进的混沌PSO算法的钢坯坯壳厚度软测量

钢坯的质量受坯壳厚度的影响,坯壳厚度的实时监测可帮助二冷控制系统提供更好的水量设定值。但钢坯生产过程复杂,直接测量坯壳厚度的成本较高,并且实现困难。针对该问题,提出了基于钢坯二维热传导模型的软测量方法。二维热传导模型的边界条件是影响软测量精度的重要参数,因此基于钢坯表面温度测量值,建立辨识边界条件的优化模型,提出改进的混沌粒子群优化(PSO)算法。仿真实验验证了,改进的混沌PSO算法在收敛速度和收敛精度上得到了提高。基于校正的二维热传导模型得到的坯壳厚度与射钉实验值很接近,软测量精度提高了14.24%。     

二维稳态传热问题的计算机仿真

热量传输现象在工程技术领域中广泛存在，对二维稳态传热情形下温度场分布的研究有重要现实意义。对于复杂几何形状的物体和非线性的边界条件，分析解法显得无能为力；相比之下，建立在有限元基础上的数值计算是有效和准确的。在传热和流体流动问题的数值计算方面，SIMPLE算法被广泛采用。通过VC和Matlab的混合编程用SIMPLE算法实现了对二维稳态传热问题的计算仿真，描述了温度场的分布。     

基于分散推理结构的加热炉钢坯温度分布模糊控制

针对钢坯加热炉系统所具有的典型分布参数特点,提出了一种基于分散推理结构的钢坯温度分布模糊控制方案．首先,将炉内钢坯温度偏差分布作为模糊推理系统的输入信息;然后,对于每一个炉温调整点,通过一组二维模糊控制器,产生一组与钢坯温度偏差分布对应的炉温补偿控制分量;最后,综合各控制分量获得各调整点处的炉温补偿量．仿真算例表明,该方案能够有效地保证钢坯按理想加热曲线完成加热过程．

     

中厚板交叉轧制节奏控制预计算的数学方法

中厚板轧制节奏控制就是在满足工艺要求的前提下确定合理的钢坯出炉间隔．为提高轧机的利用率,实现在线每块钢坯的最佳出炉时刻,在详细了解首钢中板厂全自动轧钢控制系统及生产工艺的基础上,对节奏控制中的出炉时刻预计算进行了分析,提出了一种可以获得最优解的数学方法：先用回溯法确定不同钢坯的不同轧制阶段之间最优排序,再利用优先约束图将排序关系和约束条件映射为线性规划模型,最后得到每块钢坯的最优出炉时刻。仿真结果表明该方法有较高的运算效率和精度,能够满足现场控制需要。     

基于遗传算法和罚函数法的炉温优化设定

针对钢坯温度预报模型中时变非线性参数进行了等效研究,提高了模型预报钢坯温升的精度。在分析钢坯加热过程、工艺要求、能耗与环保的基础上提出基于遗传算法和罚函数相结合的炉温优化算法。并对该算法进行了计算机仿真,仿真结果表明该优化算法能够迅速寻找到全局最优。     

基于高维点云分布的最优传输问题的研究

最优传输问题是寻求相对于给定的代价函数,把一种分布转化为另一种分布的最有效的方式,其具有较为深远的价值,其中基于点云的最优传输问题更是得到广泛的关注。针对高维的点云分布的最优传输问题,利用了分片最优传输的理论及其对应的优化模型,提出一个改进梯度迭代的算法,以二维、三维点云分布为例进行数值实验,并将其与经典的方法进行比较...     

自动燃烧控制中模糊优化的实现

利用模糊系统来计算炉内每块板坯对应的最佳温升曲线，然后利用该最佳温升曲线来计算加热炉的设定炉温。由于模糊系统在自动燃烧控制模型内部，因此在每个周期计算中都会根据当前板坯的情况来动态修改最佳升温曲线，从而使加热炉的设定炉温始科处于优化状态，仿真结果表明引入这种算法可以在保证板坯加热质量的同时，有效地降低系统功耗。     

An optimization problem in distributed parameter systems†

The optimal control problem for a furnace heating a one-dimensional slab with a quadratic performance index is analysed. This system is a typical distributed parameter system. The Hamiltonian is defined and the canonical equations are obtained. A Riccati type matrix partial differential equation is obtained from the canonical equations. An approximate method to solve these equations is derived and an example is presented to illustrate this method.     

钢坯三维热状态模型的可视化研究

针对昆明钢铁集团有限责任公司第二轧钢厂加热炉在钢坯加热过程中,由于加热炉炉内热状态复杂,测温技术有限,难以直接测出被加热钢坯的内部温度,以确保适时出钢。因此导致钢坯加热质量不易保证,难以充分发挥加热炉的效率,造成能源浪费严重,故对钢坯加热状态可视化问题的研究就显得非常重要。鉴于此,本文首先运用VC＋＋6.0软件制作钢坯三维温度场的虚拟可视化操作界面,并用OpenGL进行图形化表现。实验数据表明,该图可以直观、准确地反应钢坯的加热状态,达到对钢坯三维热状态可视化监控的目的,为实时出钢提供依据。     

某钢铁厂热连轧炉区顺序控制功能分析

针对钢铁厂热连轧的加热炉,根据炉区控制的特殊情况,着重阐述了加热炉装钢机、出钢机及步进梁的控制思想,并对加热炉区板坯的跟踪钏质控功能进行分析。     

Nonlinear model predictive control of a continuous slab reheating furnace

A nonlinear model predictive controller is designed for a continuous reheating furnace for steel slabs. Based on a first-principles mathematical model, the controller defines local furnace temperatures so that the slabs reach their desired final temperatures. The controller is suitable for non-steady-state operating situations and reaching user-defined desired slab temperature profiles. In the control algorithm, a nonlinear unconstrained dynamic optimization problem is solved by the quasi-Newton method. The design of the controller exploits the fact that the considered slab reheating furnace is a continuous production process. Long-term measurement results from an industrial application of the controller demonstrate its reliability and accuracy.     

基于炉温感度的加热炉总括热吸收率模型

针对影响加热炉总括热吸收率的因素相互耦合,难以实时动态调整的不足,通过建立炉温对板坯温度的感度方程,以板坯加热工艺为基础,针对加热炉板坯温度跟踪计算时的总括热吸收率模型的不足,提出了基于板坯温度感度的总括热吸收率的计算方法,使得总括热吸收率可以根据炉温以及板坯的温度变化情况进行实时调整,极大地提升了板坯总括热吸收率对于...     

蓄热式加热炉控制技术综述

对蓄热式加热炉的诸多优势以及国内连续加热炉的蓄热式技术改造和十年应用情况做了简要介绍,将蓄热式加热炉的核心技术分成蓄热箱技术,自动燃烧控制技术,钢温预报和炉温优化技术四大部分,分别进行了介绍。为了研究解决蓄热箱废气温度过高的问题,通过微元法、能量平衡法以及传热学经典公式等手段对蓄热箱建模。模型对蓄热箱做了一些合理简化,并且用Matlab仿真来研究蓄热箱的各过程量的变化规律,得到了气体流量、换向时间、换向占空比的确定方法。仿真结果表明模型能使废气温度保持在设定值。     

钢坯三维温度场预报模型的建立

在钢坯加热的过程中．由于加热炉的炉内热状态复杂,测温技术的局限,难以直接测豉出加热炉内被加热钢坯的温度,以保证适时出钢。因此,本文根据传热学知识,采用BP神经网络对钢坯三维温度场进行预报。仿真结果表明,该模型能够满足实际生产要求。     

考虑加热炉生产因素的热轧板坯轧制计划模型与算法

加热炉生产是影响热轧机组利用率和轧制计划质量的重要环节之一.通过分析加热炉对热轧生产的影响,抽取板坯标准在炉时间和出炉温度这两个关键因素,建立热轧板坯轧制计划的整数规划模型,并提出自适应邻域搜索算法.在算法中设计约束满足策略、自适应搜索策略和反向学习邻域搜索策略.约束满足策略针对目标特征和加热炉因素设计两种值选择规则,用于生成高质量初始解;自适应搜索策略能够自主选择邻域结构和终止邻域搜索,有效优化邻域结构选择方式和算法收敛速度;反向学习邻域搜索策略基于反向学习技术增强解空间多样性,提高全局搜索能力.基于实际生产数据设计多种规模的实验,通过实验验证了算法的有效性.