生產(chǎn)工況切換下步進梁加熱爐爐溫在線動態(tài)優(yōu)化方法研究.pdf

1、加熱爐是熱軋生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備。加熱爐生產(chǎn)過程是鋼坯受熱升溫的過程，其機理可以由非線性熱傳導(dǎo)偏微分方程描述。加熱爐生產(chǎn)的主要目標是在保證加熱爐內(nèi)鋼坯的溫度分布能夠滿足軋制工藝要求的前提條件下，實現(xiàn)加熱爐生產(chǎn)過程中的鋼坯最少氧化損耗和能量消耗，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。加熱爐爐溫優(yōu)化就是要在滿足工藝要求和加熱爐生產(chǎn)過程約束的條件下，從生產(chǎn)全局優(yōu)化的角度出發(fā)，優(yōu)化加熱爐各段的爐溫，以配合加熱爐的實際生產(chǎn)過程，實現(xiàn)加熱爐生產(chǎn)的最優(yōu)運行

2、。
　　加熱爐生產(chǎn)過程中鋼坯入爐溫度、規(guī)格尺寸、鋼坯種類以及軋制節(jié)奏等生產(chǎn)工況經(jīng)常會發(fā)生改變，造成加熱爐實際生產(chǎn)過程的強不確定性和動態(tài)特性。在這種情況下必須根據(jù)生產(chǎn)工況的切換過程在線動態(tài)優(yōu)化加熱爐各段的爐溫設(shè)定值，以保證鋼坯的出爐溫度分布能夠滿足工藝生產(chǎn)過程的要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗?，F(xiàn)有文獻一般討論了在某種生產(chǎn)工況下的爐溫優(yōu)化控制問題，對生產(chǎn)工況切換下的爐溫動態(tài)優(yōu)化問題研究較少。而生產(chǎn)現(xiàn)場往往依靠人工經(jīng)驗根據(jù)生產(chǎn)工況的變動來

3、調(diào)整爐溫設(shè)定值，難以實現(xiàn)控制系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化調(diào)整，造成生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量等方面的問題。
　　本文針對工況切換下加熱爐爐溫在線動態(tài)優(yōu)化問題所涉及到的問題描述、建模和動態(tài)優(yōu)化算法等問題開展研究。
　　首先，本文對加熱爐的生產(chǎn)過程進行了分析和描述，提出了生產(chǎn)工況切換下加熱爐爐溫在線動態(tài)優(yōu)化存在的問題。針對生產(chǎn)工況切換下加熱爐爐溫優(yōu)化模型中的非線性動態(tài)特性難以求解的問題，本文提出了基于滾動優(yōu)化思想的解決策略;由于鋼坯在加熱爐爐內(nèi)的溫度

4、不可測的以及在線優(yōu)化對于鋼坯溫度計算時間的要求，本文從加熱爐與鋼坯之間的熱傳遞機理出發(fā)，通過分析加熱爐爐內(nèi)熱量的傳遞過程，建立了適用于在線計算的鋼坯溫度預(yù)報模型。
　　其次，針對工藝生產(chǎn)過程對于鋼坯在加熱爐內(nèi)溫升過程的約束，本文利用鋼坯入爐參數(shù)以及工藝約束等條件，通過建立基于給定工況下加熱爐爐溫優(yōu)化模型并進行求解，根據(jù)加熱爐爐溫的分布，建立了鋼坯理想溫升益線的求解過程。在獲得鋼坯最優(yōu)溫升曲線的基礎(chǔ)上，建立了工況切換下的加熱爐爐溫在