基于S7-400PLC的六机架热连轧机计算机控制系统

介绍了可生产厚度为１．２ ｍ ｍ 的具有立轧机的六机架热带连轧机Ｓ７－４００ 系列计算机控制系统。给出了系统的硬件配置及控制软件的设计,阐述了立轧和平轧机之间的微张力控制方法以及轧机所采用的活套高度和力矩控制策略。并给出了与活套高度控制相关的速度设定自适应控制方案     

基于热-力耦合的粗轧过程头部弯曲规律

头部弯曲是热轧粗轧过程中常见的缺陷,生产过程中严重影响板带产品质量和轧制稳定性。实际生产中由于轧件上下表面温降和轧制工艺参数的不对称,轧件在经过粗轧后容易出现头部弯曲现象。为实现头部弯曲规律的模型化描述,基于传热学理论及刚塑性变分原理,利用ABAQUS软件建立了粗轧轧制过程热力耦合有限元模型。系统分析了在轧制线不对中的情况下轧件温度分布对头部弯曲的影响,及在轧制线不对中且轧件上下表面存在温差的情况下辊速比、压下率和入口厚度对头部弯曲的影响,最后通过拟合得到了各工艺因素对轧件头部弯曲的影响规律,实现了轧件头部弯曲的预测。仿真研究结果表明,随着上下表面温差的增加,轧件下扣逐渐加重;辊速比、压下率和入口厚度均对头部弯曲有影响,且相互耦合;随着辊速比的增加,弯曲角度逐渐变大,轧件头部由扣转翘;随着厚度的增加,轧件头部逐渐趋于平直;随着压下率的增加,弯曲角度在一定范围内波动;现场实测数据表明,基于所建立的预测模型,预测角度偏差在±5°之内的比例达到90.10%,验证了所建立模型的有效性,实现了头部弯曲的准确预测,能够为粗轧过程工艺优化提供参考。     

中厚板平面形状数字孪生模型与CPS优化系统

宽厚板产线装备和自动化技术已经达到较高水平,但进一步提升产品成材率遇到瓶颈。开发了基于深度学习算法融合的钢板图像处理和轮廓特征提取算法,研制出基于机器视觉的高精度宽幅钢板的轮廓在线检测装置,实现了钢板轮廓高精度在线检测,宽度感知精度±2 mm,长度感知误差小于0.5%,侧弯量检测精度±5 mm,头尾不规则变形区剪切精度±5 mm。基于机器视觉测量数据,以轧件尺寸、轧制工艺参数和钢板平面形状控制参数作为输入变量,以钢板头部变形区域的金属体积作为输出变量,建立了基于随机配置网络的平面形状数字孪生模型,根据不同展宽比和延伸比条件下的钢板进行可控点平面形状曲线设定。最后,基于平面形状设定模型以及基于机器视觉的平面形状反馈数据,计算得出头部可控点设定模型对应的体积变化量,并将该变化量计算出3条高斯曲线函数相应的调整值,最终建立了基于机器视觉的平面形状模型滚动优化模型,实现了可控点平面形状(plan view pattern control, PVPC)的智能预测、动态设定和反馈优化。实际应用结果表明,基于传统平面形状控制方法的综合成材率为92.28%,采用基于机器视觉反馈的平面形状CPS优化系统...     

自动控制基础课程建设

将科研成果与教学内容融合,进行特色创新,拓宽学生视野,通过具体科研实例,培养运用知识解决实际问题能力。在知识传授的同时进行价值引领,通过课程中贯穿始终的思政教学,使学生具备社会责任感和工程职业道德、组织管理能力和终身学习能力等基本素质。     

数据驱动与机理耦合的冷轧电机功率智能预测方法

电机功率计算在保证生产安全、制定轧制规程以及发挥设备能力等方面起到了重要作用。为提高计算精度,本文提出一种机理模型与数据驱动方法相结合的电机功率预测模型。首先,机理模型部分采用上界法得到解析解,然后将部分功率解析解(塑性变形功率、张力功率和剪切功率)与相关变量输入长短时记忆(long short-term memory, LSTM)网络中训练,以提取变量数据之间的深度特征和时序相关性。结果表明：本文提出的时序耦合预测模型相对误差不超过±3.9%,且在相邻卷带钢轧制规程变化较大时,预测效果明显优于上界法和人工神经网络(artificial neural networks, ANN);从残差分布直方图中可以看到,上界法由于遗漏了摩擦系数和损失功率与其他参数间的强耦合关系,导致残差集中在±50 kW附近且不符合正态分布,而ANN和本模型均基本遵循正态分布,但本模型拟合精度更高;对比更广泛的模型评估指标,本模型具有更好的综合预测性能。此外,通过模型输出结果分析了电机功率与轧制长度、轧制速度之间的关系,表明本模型除具有高预测精度外,还与已知的参数间物理规律有较强一致性。     

基于图像识别的中厚板剪切装备系统开发与应用

中厚板剪切过程需人工检测判断、缺乏智能剪切策略而导致损耗占比大,是影响中厚板生产成材率的重要因素。随着中厚板生产装备技术的发展,与工艺需求有机结合的、基于机器图像识别及多种算法模型的智能剪切装备系统的开发和应用,解决了人工误判、效率低下的问题,是实现中厚板最优化剪切并提高成材率的重要技术手段。介绍了国内某宽厚板厂智能剪切装备系统的开发应用情况,其应用满足现场工艺要求,在系统投用后,钢板长度短尺率降低0.4%、成材率提升0.5%、生产效率提高10%以上,取得了可观的经济效益,具有广阔的推广应用前景。     

双辊铸轧薄带钢过程铸轧力计算的数学模型

 在双辊铸轧薄带钢过程中,铸轧力的控制是铸轧过程稳定进行和提高薄带质量的关键。为了控制铸轧力,必须建立铸轧力控制数学模型。基于经典轧制理论,采用工程法推导出铸轧过程中熔池区域微元体静力平衡微分方程,根据凝固终点位置即可给出铸轧过程中单位压力分布,进而给出铸轧力计算的数学模型,为铸轧力的在线控制奠定了基础。     

基于模糊自适应PID的铸轧机结晶器液位控制系统

结晶器内钢水液位控制系统是一个时变的、非线性的、多干扰的复杂系统,通过对铸轧机结晶器液位控制系统的分析,建立包含液压执行机构在内的结晶器液位模型,并且提出模糊自适应PID控制策略,给出模糊控制规则,从而实现PID参数的在线整定．仿真表明该系统较常规PID控制具有更好的稳定性,且控制精度高．     

一种简单的具有可变遗忘因子的自校正调节器

本文提出了一种算法简单,适合时变系统的、具有可变遗忘因子的自校正调节器,并指出 算法是确定性收敛的.     

八机架窄带热连轧计算机控制系统

介绍了具有两架立轧机的八机架窄带热连轧系统，给出了连轧系统工艺参数、产品规格及质量要求。提出了S7－400系列计算机控制系统的硬件配置、系统的供电方式、全数字直流调速系统6RA70的传动配置方案以及PROFIBUS－DP现场总线的连接方式。介绍了轧机所采用的活套高度和力矩控制器的结构及参数。最后给出了热连轧系统主干速度自适应设定方法。