先進控制技術在連鑄控制中的應用研究.pdf

1、冶金工業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，鋼鐵生產是其重要的組成部分，連鑄是其關鍵環(huán)節(jié)之一，提高連鑄坯產量和質量已經成為鋼鐵研究領域的一個熱門課題。 對于連鑄這樣一個復雜的系統(tǒng)，常規(guī)的控制方法難以取得理想的效果。隨著各種先進控制理論與技術的迅速發(fā)展，將先進控制技術應用于連鑄過程控制已成為目前國內外自動控制領域的研究熱點之一。 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為研究對象，對連鑄控制進行了深入的研究，主要工作如下。

2、 1、對全弧型連鑄機的工藝流程和連鑄機的主要設備及其功能進行了介紹，對連鑄自動化系統(tǒng)的構成和主要功能進行了較深入的分析和研究。 2、對粒子群優(yōu)化算法(PSO)進行了深入的分析和改進，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粒子群優(yōu)化算法(IPSO)，并在液位控制等優(yōu)化中予以應用。 3、針對結晶器液位控制，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上，建立了包括液

3、壓機構在內的被控對象的數(shù)學模型，該模型是一個帶有強非線性的動態(tài)模型。為了實現(xiàn)結晶器液位的精確控制，提出了一種基于IPSO算法優(yōu)化的BP神經網絡非線性預測控制算法，構造了基于神經網絡非線性預測控制的連鑄結晶器液位控制模型，并進一步線性化，在此基礎上利用最優(yōu)控制律求出每一時刻的控制增量，實現(xiàn)了連鑄結晶器液位控制。 4、為解決連鑄過程中二次冷卻配水產生的質量問題，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則，建立了板

4、坯凝固模型，給出了模型中各項參數(shù)的處理方法；從鑄坯的凝固機理著手，對二次冷卻制度進行了較深入的研究，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行優(yōu)化，為連鑄二次冷卻配水的智能優(yōu)化設計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、計算的表面溫度和目標溫度的差值，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部質量。 7、針對連鑄漏鋼問題，對粘結性漏鋼的機理進行了深入的分析，分析了粘結性漏鋼與工藝參數(shù)間的關系。結合RBF神經網絡的特點，提出了遞階粒子群優(yōu)化算法(HPSO)對RBF神經網絡的結構和參數(shù)進行優(yōu)化。分析和研究了神經網絡預報機理，進行了連鑄漏鋼神經網絡預報系