加熱爐優(yōu)化控制方法與仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、鋼坯加熱爐是熱軋生產(chǎn)線上的一個(gè)重要設(shè)備，其主要功能是將鋼坯加熱到符合軋制要求的溫度，加熱爐同時(shí)也是熱軋生產(chǎn)線上主要的耗能設(shè)備，對(duì)其節(jié)能降耗的控制方法研究一直是冶金自動(dòng)化領(lǐng)域的熱點(diǎn)。 目前，在加熱爐的優(yōu)化控制方面還存在一些問(wèn)題。首先，由于在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不能在線測(cè)量爐內(nèi)鋼坯的溫度分布，因此需要建立能夠精確預(yù)報(bào)被加熱鋼坯溫度分布的數(shù)學(xué)模型。對(duì)鋼坯溫度建模中比較有效的方法之一是根據(jù)熱交換機(jī)理推算鋼坯升溫?cái)?shù)學(xué)模型，在工程應(yīng)用中通常采用簡(jiǎn)

2、化條件下的一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱模型，但該模型的運(yùn)算精度不高。其次，在計(jì)算加熱爐爐溫優(yōu)化分布時(shí)，對(duì)優(yōu)化指標(biāo)的選取考慮不夠全面。另外，在對(duì)加熱爐過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化控制研究時(shí)，缺少模擬加熱爐過(guò)程的仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境。本文針對(duì)存在的問(wèn)題做了以下的研究工作。 首先，本文對(duì)鋼坯加熱過(guò)程的傳熱機(jī)理進(jìn)行了分析，并結(jié)合工程實(shí)際情況建立了鋼坯二維狀態(tài)空間溫度預(yù)報(bào)模型，該模型既保證了計(jì)算精度又兼顧了運(yùn)算速度，為加熱爐爐溫優(yōu)化控制奠定了模型基礎(chǔ)。其次，本文提出了包含加熱

3、爐各爐段溫度設(shè)定值以及鋼坯在爐時(shí)間等工藝指標(biāo)的爐溫優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，在計(jì)算目標(biāo)優(yōu)化參數(shù)時(shí)，考慮到目標(biāo)函數(shù)的復(fù)雜性，本文采用了遺傳優(yōu)化算法求得目標(biāo)優(yōu)化參數(shù)。另外，針對(duì)加熱爐爐溫設(shè)定值在線調(diào)整問(wèn)題，本文提出了基于鋼坯預(yù)報(bào)溫度與理想溫度之間偏差的PID動(dòng)態(tài)補(bǔ)償策略。最后，本文設(shè)計(jì)了加熱爐過(guò)程控制仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)，并開(kāi)發(fā)了平臺(tái)中工藝模型站和仿真分析站中的模擬屏模塊、模型庫(kù)模塊以及仿真運(yùn)行主模塊等功能模塊。該平臺(tái)為加熱爐優(yōu)化控制研究提供了一個(gè)很