層流冷卻過程優(yōu)化設(shè)定控制實驗平臺的設(shè)計與開發(fā).pdf

1、層流冷卻過程是整個熱軋生產(chǎn)的最后一個重要環(huán)節(jié)，卷取溫度的控制精度對于熱軋帶鋼組織性能的影響至關(guān)重要。層流冷卻過程具有強非線性、大滯后、參數(shù)時變、工況變化頻繁、以及冷卻帶鋼的溫度不能連續(xù)檢測等綜合復(fù)雜特性，采用常規(guī)控制策略無法達到卷取溫度的精度要求，必須對冷卻單元進行優(yōu)化設(shè)定控制。為了降低現(xiàn)場調(diào)試的成本和風險，如何在實驗室中建立工程化的層流冷卻過程優(yōu)化設(shè)定控制實驗平臺成為具有重要實用價值的研究課題。本文依托東北大學“985工程”流程工業(yè)綜

2、合自動化科技創(chuàng)新平臺建設(shè)，開展了層流冷卻過程優(yōu)化設(shè)定控制實驗平臺的設(shè)計與開發(fā)，為層流冷卻過程的建模、控制、優(yōu)化和軟測量等技術(shù)的深入研究提供了實用有效的研究平臺。 本文的主要研究內(nèi)容如下： (1)提出了由真實的層流冷卻控制系統(tǒng)和虛擬生產(chǎn)對象組成的層流冷卻過程優(yōu)化設(shè)定控制實驗平臺的體系結(jié)構(gòu)。該平臺可以盡可能真實地模擬現(xiàn)場投運情況，用于進行優(yōu)化設(shè)定技術(shù)在層流冷卻過程上的工程驗證研究。 (2)從傳熱機理出發(fā)，采用有限差分

3、方法，分別建立了帶鋼厚度—時間，寬度—厚度—時間的差分模型，以及帶有潛熱項的厚度—時間差分模型，豐富了層流冷卻虛擬對象實驗平臺的對象模型庫。 (3)設(shè)計和開發(fā)了由層流冷卻虛擬對象實驗平臺和儀表與執(zhí)行機構(gòu)虛擬裝置實驗平臺組成的虛擬生產(chǎn)對象平臺。該平臺可以用來模擬層流冷卻過程的動態(tài)和靜態(tài)特性，并通過引入各種擾動模擬不同的運行工況。 (4)設(shè)計和開發(fā)了基于真實的可編程邏輯控制器(PLC)的層流冷卻過程優(yōu)化控制平臺。該平臺由PL