基于案例推理的热轧层流冷却过程建模与控制研究

摘要

热轧层流冷却过程是通过层流冷却装置将带钢按照工艺的要求从终轧温度冷却到相变后的卷取温度，最终获得性能良好的热轧带钢产品。由于热轧层流冷却过程具有强非线性、参数时变、工况变化频繁、以及冷却带钢的温度不能连续检测等综合复杂特性，给其过程建模与控制带来了很大的难度。在实际生产中，层流冷却过程控制对于提高产品质量和热轧冷却设备的安全可靠运行都具有重要的意义。本文以国家重点基础研究发展计划课题“复杂工业生产过程实时智能控制理论与算法研究”为背景，针对热轧层流冷却过程的建模与控制中存在的关键问题进行了深入的研究。本文的工作具体分为以下几个方面：1综述了热轧层流冷却过程的建模与控制方面的研究现状；对案例推理技术及其应用研究状况，包括案例检索、案例调整、案例修正和案例库维护等问题进行了综述；概述了工业过程仿真技术的发展现状；在上述综述的基础上，开展了热轧层流冷却过程建模与控制方法的研究。 2针对层流冷却过程强非线性，参数时变，换热系数难以确定，难以用精确数学模型描述等问题，将机理建模方法与智能方法相结合，建立了层流冷却过程的动态模型；提出了基于案例推理技术的层流冷却过程动态模型的参数辨识方法；以此为基础，提出了层流冷却过程控制的被控对象模型和带钢在冷却过程中的温度预测模型。 3针对热轧层流冷却过程强非线性，参数时变，工况变化频繁，带钢在冷却过程中的温度变化不能连续检测，难于实现带钢从终轧温度按工艺要求的温降速率控制到工艺规定的卷取温度的难题，提出了由回路设定级和回路控制级二层结构组成的层流冷却过程智能控制方法；提出了基于案例推理的冷却单元开启控制的智能设定方法，根据层流冷却过程中带钢的实时运行工况采用案例推理技术实时设定冷却单元开启数，以及起始冷却单元，喷水模式，控制带钢由终轧温度冷却到工艺指标规定的卷取温度。 4在本文提出的热轧层流冷却过程智能建模与智能控制方法的基础上，开发了基于PC机平台的仿真软件包。结合某钢铁公司热轧带钢层流冷却过程，采用该软件包进行了所提出的智能建模方法的仿真实验，表明了所提出建模方法的有效性。同时，采用该软件包进行了所提出的智能控制方法的仿真实验，验证了本文的智能控制方法的有效性。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第一章绪论

1.1热轧层流冷却过程简介

1.1.1热轧层流冷却的含义和作用

1.1.2热轧层流冷却设备简介

1.1.3热轧层流冷却系统应用状况

1.1.4热轧层流冷却技术的发展趋势

1.1.5热轧层流冷却过程建模研究状况

1.1.6热轧层流冷却过程控制研究状况

1.2案例推理技术研究状况

1.2.1案例推理的产生

1.2.2案例推理的基本原理

1.2.3案例推理技术的特点

1.2.4案例推理技术的研究状况

1.2.5案例推理的应用研究情况

1.3系统仿真技术

1.3.1研究系统仿真技术的意义

1.3.2工业过程仿真系统概述

1.3.3系统仿真技术的发展趋势

1.4存在问题及本文工作

第二章热轧层流冷却过程智能建模方法

2.1引言

2.2层流冷却过程描述

2.3层流冷却过程机理模型

2.3.1层流冷却传热过程模型

2.3.2机理模型的关键参数

2.4层流冷却过程智能建模方法

2.4.1层流冷却过程动态模型

2.4.2关键系数的智能辨识方法

2.4.3层流冷却过程的智能建模算法

2.5小结

第三章热轧层流冷却过程智能控制方法

3.1引言

3.2层流冷却被控对象模型

3.3热轧层流冷却过程的智能控制方法

3.3.1层流冷却的智能控制结构

3.3.2主要控制回路

3.3.3层流冷却过程控制的回路设定方法

3.4热轧层流冷却过程的智能控制算法

3.5小结

第四章热轧层流冷却过程智能建模与控制软件包的开发与实验

4.1软件包的设计

4.1.1软件包总体结构

4.1.2类的设计

4.1.3数据库设计

4.1.4软件包菜单设计

4.1.5智能模型模块的软件结构

4.1.6智能控制模块的软件结构

4.2软件包运行介绍

4.2.1智能模型模块介绍

4.2.2智能控制模块介绍

4.3仿真实验

4.3.1实验对象简介

4.3.2智能模型仿真实验

4.3.3智能控制方法仿真

4.4 小结

第五章结语

参考文献

作者博士期间发表论文及科研工作

致 谢