基于拉速的炼钢—连铸运行优化方法研究

摘要

炼钢-连铸生产过程是钢铁生产的关键工序和瓶颈环节，与之相关的优化方法也得到了越来越多的研究者关注。目前，炼钢-连铸生产过程的优化的研究主要集中在炼钢-连铸调度问题和过程控制系统设定值优化（主要是二冷控制系统设定值优化）两个部分，并且都有大量研究成果问世。现有炼钢-连铸优化方法，都是针对这两个部分的局部问题提出的。而这两个部分的协调，仍采用人工协调的操作方式，一个层面的优化结果在其他层面难以延伸使用，多个优化方法各自为政，不能保证各项生产指标的优化。
　　本文提出了一个炼钢-连铸运行优化方法，以拉速调整作为衔接优化调度层与过程控制层的媒介，实现生产计划层、优化调度层、过程控制层的协同优化，实现多层次多指标的协同优化。优化结果包括调度方案，还包括与之相应的合理过程控制设定值。不但可以充分保证优化解的可行性，更利于提出着眼去全局的优化方案。
　　由于问题模型过于复杂难以求解，本文将问题拆分成三个部分:时间冲突消除线性规划模型、设备分配启发式算法、连铸二次冷却过程优化与模拟。
　　其中，时间冲突消除线性规划模型，使用线性规划的方式，建立了以最小断浇时间、最小设备等待时间为目标的多目标线性规划模型，提出了模型的等价简化目标函数，并使用字典序法对模型求解。
　　设备分配启发式算法，提出了设备拥挤度计算方法，拥挤度由设备的生产空闲时间和设备自由度共同决定，并提出用于求解设备拥挤度的线性规划模型。将加工的关键炉次从拥挤度高的设备上，调度到拥挤度低的设备上。
　　连铸二次冷却过程优化与模拟部分，使用对连铸二次冷却过程的建模与模拟，对动态调度解下的二次冷却过程设定值进行优化，对调度结果进行验证，并据此判断调度解的有效性。
　　通过三个部分的协同优化，最终找到具有较为可靠的全局最优动态调度解与相应的连铸机参数设定参考值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 炼钢-连铸生产过程简述

1．3 炼钢-连铸运行优化研究现状

1．3．1 炼钢-连铸生产过程的静态调度

1．3．2 炼钢-连铸生产过程的动态调度

1．3．3 连铸生产过程控制与优化

1．4 本文主要研究内容

第2章 炼钢-连铸运行优化的分析与建模

2．1 炼钢-连铸运行优化数学模型的建立

2．1．1 符号定义

2．1．2 优化目标建模

2．1．3 过程约束建模

2．2 炼钢-连铸动态优化模型分析

2．2．1 模型算法的优劣与时间复杂度

2．2．2 模型的分类与求解的时间复杂度分析

2．3 炼钢-连铸运行优化策略

2．4 小结

第3章 时间冲突消除模型

3．1 模型的建立以及数学证明

3．1．1 目标函数

3．1．2 约束条件

3．2 模型求解

3．2．1 字典序法

3．2．2 在ILOG CPLEX中求解时间冲突消除线性规划模型

3．3 小结

第4章 炼钢-连铸运行优化设备分配启发式算法

4．1 算法思路及流程

4．2 设备拥挤度计算模型

4．3 备选炉次的确定

4．4 设备分配策略的实现

4．5 小结

第5章 连铸二次冷却过程模拟

5．1 连铸二次冷却过程微分方程的建立

5．2 使用Model_Simu连铸计算仿真模块进行设定值优化

5．3 小结

第6章 炼钢-连铸运行优化方法数据实验

6．1 钢厂实际生产数据

6．2 运行优化求解设备故障测试

6．2．1 测试条件

6．2．2 静态参数配置

6．2．3 求解与分析

6．3 小结

第7章 结论

参考文献

致谢