先進(jìn)控制技術(shù)在連鑄控制中的應(yīng)用研究.pdf

1、冶金工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，鋼鐵生產(chǎn)是其重要的組成部分，連鑄是其關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，提高連鑄坯產(chǎn)量和質(zhì)量已經(jīng)成為鋼鐵研究領(lǐng)域的一個熱門課題。 對于連鑄這樣一個復(fù)雜的系統(tǒng)，常規(guī)的控制方法難以取得理想的效果。隨著各種先進(jìn)控制理論與技術(shù)的迅速發(fā)展，將先進(jìn)控制技術(shù)應(yīng)用于連鑄過程控制已成為目前國內(nèi)外自動控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。 本文以板坯連鑄為背景，以基于氣霧冷卻方式的全弧型連鑄機(jī)為研究對象，對連鑄控制進(jìn)行了深入的研究，主要工作如下。

2、 1、對全弧型連鑄機(jī)的工藝流程和連鑄機(jī)的主要設(shè)備及其功能進(jìn)行了介紹，對連鑄自動化系統(tǒng)的構(gòu)成和主要功能進(jìn)行了較深入的分析和研究。 2、對粒子群優(yōu)化算法(PSO)進(jìn)行了深入的分析和改進(jìn)，針對PSO算法存在的早熟收斂、易于陷入局部極值的不足，提出了基于變尺度混沌變異的改進(jìn)粒子群優(yōu)化算法(IPSO)，并在液位控制等優(yōu)化中予以應(yīng)用。 3、針對結(jié)晶器液位控制，在綜合考慮塞棒水口流量特性所引起的光滑非線性的基礎(chǔ)上，建立了包括液

3、壓機(jī)構(gòu)在內(nèi)的被控對象的數(shù)學(xué)模型，該模型是一個帶有強(qiáng)非線性的動態(tài)模型。為了實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器液位的精確控制，提出了一種基于IPSO算法優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性預(yù)測控制算法，構(gòu)造了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性預(yù)測控制的連鑄結(jié)晶器液位控制模型，并進(jìn)一步線性化，在此基礎(chǔ)上利用最優(yōu)控制律求出每一時刻的控制增量，實(shí)現(xiàn)了連鑄結(jié)晶器液位控制。 4、為解決連鑄過程中二次冷卻配水產(chǎn)生的質(zhì)量問題，采用了氣霧冷卻方式的二次冷卻工藝，并根據(jù)鑄坯凝固冷卻的冶金準(zhǔn)則，建立了板

4、坯凝固模型，給出了模型中各項(xiàng)參數(shù)的處理方法；從鑄坯的凝固機(jī)理著手，對二次冷卻制度進(jìn)行了較深入的研究，確定了二次冷卻制度。 5、連鑄坯二次冷卻配水在優(yōu)化過程中需要考慮二維方向的傳熱，而且隨著澆注過程中冶煉水平和耐材保溫等因素的影響，澆注過程難以保持恒定的溫度。針對這一問題，提出了利用IPSO算法對二次冷卻配水進(jìn)行優(yōu)化，為連鑄二次冷卻配水的智能優(yōu)化設(shè)計(jì)提出了一個新的有效方法。 6、對動態(tài)二次冷卻控制模型進(jìn)行了較深入的研究，不

5、僅可以使二次冷卻自動配水隨鋼種、斷面尺寸、拉速變化，而且還可以根據(jù)中間包鋼水過熱度、計(jì)算的表面溫度和目標(biāo)溫度的差值，使二次冷卻水流量控制更加精確，大大提高了鑄坯的表面和內(nèi)部質(zhì)量。 7、針對連鑄漏鋼問題，對粘結(jié)性漏鋼的機(jī)理進(jìn)行了深入的分析，分析了粘結(jié)性漏鋼與工藝參數(shù)間的關(guān)系。結(jié)合RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，提出了遞階粒子群優(yōu)化算法(HPSO)對RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。分析和研究了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)機(jī)理，進(jìn)行了連鑄漏鋼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)系