釹鐵硼氫粉碎過(guò)程建模與優(yōu)化控制研究.pdf

1、氫粉碎工藝(HD)是制備高性能釹鐵硼(NdFeB)磁體的必備工序之一。釹鐵硼氫粉碎過(guò)程具有非線性、耦合、重要工藝參數(shù)無(wú)法在線檢測(cè)等特性,限制了釹鐵硼氫爆工藝的自動(dòng)控制水平。目前,生產(chǎn)工人只能靠經(jīng)驗(yàn)判斷,工藝參數(shù)不能在線調(diào)整,以延長(zhǎng)釹鐵硼合金吸氫時(shí)間來(lái)保證合金完全粉碎,造成生產(chǎn)周期延長(zhǎng),資源浪費(fèi),生產(chǎn)成本高。本課題針對(duì)這一問題,應(yīng)用控制學(xué)科和材料學(xué)科交叉的研究手段,對(duì)釹鐵硼的氫爆碎工藝的建模與優(yōu)化控制進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)了工藝參數(shù)可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)

2、化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
　　在深入分析釹鐵硼氫碎反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上,從化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)、物料衡算與能量衡算和擴(kuò)散理論等方面來(lái)研究氫爆反應(yīng)過(guò)程中溫度、壓力和爐內(nèi)的氫氣量等對(duì)吸氫過(guò)程的影響,利用狀態(tài)空間方程的思想構(gòu)建吸氫反應(yīng)的動(dòng)態(tài)機(jī)理模型。通過(guò)對(duì)模型仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析驗(yàn)證了模型的正確性與合理性。機(jī)理模型構(gòu)建時(shí)存在一些假設(shè)與簡(jiǎn)化,將影響其準(zhǔn)確度。采用科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中保留了大量的數(shù)據(jù),構(gòu)建了基于滾動(dòng)優(yōu)化方法的徑向基函數(shù)(RBF)

3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工藝參數(shù)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型。由這兩個(gè)模型相結(jié)合,提出了基于爐況診斷的多模型優(yōu)化控制策略。通過(guò)氫爆碎系統(tǒng)實(shí)時(shí)吸氫量與目標(biāo)吸氫量比較對(duì)當(dāng)前爐況進(jìn)行診斷,根據(jù)當(dāng)前的爐況信息進(jìn)行模糊協(xié)調(diào)計(jì)算來(lái)分配兩個(gè)模型在優(yōu)化控制算法中的權(quán)重系數(shù),從而由該優(yōu)化控制算法給出優(yōu)化的工藝曲線。該算法綜合了二者的優(yōu)點(diǎn),屏蔽各自缺點(diǎn)。氫爆碎自動(dòng)控制系統(tǒng)分為上位機(jī)部分和下位機(jī)部分,下位機(jī)是以PLC為核心控制器,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)完成本地控制。上位機(jī)部分設(shè)計(jì)包括組態(tài)王軟件監(jiān)