【摘要】：層流冷卻是鋼鐵熱軋生產(chǎn)中的一個(gè)重要的步驟,它主要是使鋼板的溫度快速下降從而使鋼板內(nèi)部的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,這一過程將直接決定鋼板的力學(xué)性能。層流冷卻系統(tǒng)具有多輸入、強(qiáng)耦合、強(qiáng)干擾等特點(diǎn),一直以來都是控制的難點(diǎn),新階段鋼板質(zhì)量提高,要求提高軋后冷卻溫度的控制精度以及控制層流冷卻全過程的鋼板溫度曲線。搭建了熱軋帶鋼層流冷卻動(dòng)態(tài)模型。本模型是根據(jù)有限元的分析原理,利用層流冷卻過程中的物理規(guī)律建立起一系列的微分方程,最終計(jì)算出層流冷卻的過程參數(shù)和層流冷卻溫度場。基于TS模糊模型設(shè)計(jì)了水冷換熱系數(shù)的優(yōu)化方法。本方法首先分析了影響層流冷卻過程溫度的最關(guān)鍵影響因素——水冷換熱系數(shù),然后利用TS模糊模型對水冷換熱系數(shù)進(jìn)行建模。利用現(xiàn)場采集的層流冷卻過程數(shù)據(jù)建立起層流冷卻水冷換熱系數(shù)的數(shù)據(jù)庫,并提供了系統(tǒng)溫度模型優(yōu)化的算法。基于PID控制以及多種控制策略設(shè)計(jì)了層流冷卻單點(diǎn)的控制方法。分析了影響層流冷卻終冷溫度的關(guān)鍵因素,提出將鋼板運(yùn)行速度與厚度的乘積作為一個(gè)關(guān)鍵的參考量來設(shè)計(jì)控制策略。利用PID控制器來實(shí)現(xiàn)前段和后段閥門的冷卻控制,并利用速度補(bǔ)償控制、前饋控制等來消除PID控制過程中速度、溫度等的波動(dòng)。設(shè)計(jì)了一種基于廣義預(yù)測PID控制方法的層流冷卻全過程溫度曲線控制方法。該方法利用廣義預(yù)測控制方法的原理結(jié)合PID控制的方法建立起可以預(yù)測PID控制器參數(shù)的GPC-PID控制方法。將層流冷卻過程模型進(jìn)行線性化處理得到系統(tǒng)的CARIMA模型,結(jié)合GPC-PID控制器的方法得到合適的控制器參數(shù),并驗(yàn)證了本方法的有效性。設(shè)計(jì)了一種層流冷卻的智能控制與仿真平臺(tái)�；赿Space系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套包括:PLC、工控機(jī)、接口板在內(nèi)的控制與仿真的系統(tǒng)。利用本系統(tǒng)可以對層流冷卻的系統(tǒng)進(jìn)行智能化的升級,也可以利用本系統(tǒng)對層流冷卻過程進(jìn)行離線的仿真。將上述的理論成果,編寫了層流冷卻控制軟件,使機(jī)理模型脫離MATLAB環(huán)境。
[Abstract]:Laminar cooling is an important step in hot rolling production of iron and steel. It mainly makes the temperature of steel plate drop rapidly and the internal structure of steel plate change. This process will directly determine the mechanical properties of steel plate. Laminar cooling system, with the characteristics of multi-input, strong coupling and strong interference, has always been the difficulty of control, and the quality of steel plate has been improved in the new stage. The control precision of the cooling temperature after rolling and the plate temperature curve of the whole process of laminar cooling should be improved. A dynamic model of laminar cooling for hot rolled strip was established. According to the principle of finite element analysis, a series of differential equations are established by using the physical law of laminar cooling process. Finally, the parameters of laminar cooling process and the temperature field of laminar cooling are calculated. The optimization method of water cooling heat transfer coefficient is designed based on TS fuzzy model. In this method, the water cooling heat transfer coefficient, which is the most important factor affecting the temperature of laminar cooling process, is analyzed firstly, and then the water cooling heat transfer coefficient is modeled by TS fuzzy model. The database of cooling heat transfer coefficient of laminar cooling water is established by using the laminar cooling process data collected in the field, and the optimization algorithm of system temperature model is provided. A single point control method for laminar cooling is designed based on PID control and various control strategies. The key factors affecting the final cooling temperature of laminar cooling are analyzed. The product of the speed and thickness of steel plate is proposed as a key reference to design the control strategy. The PID controller is used to realize the cooling control of the front and rear stage valves, and the velocity compensation control and feedforward control are used to eliminate the fluctuation of the velocity and temperature in the PID control process. A temperature curve control method for laminar cooling process based on generalized predictive PID control method is designed. Based on the principle of generalized predictive control (GPC) and the method of PID control, the GPC-PID control method which can predict the parameters of PID controller is established. The laminar cooling process model is linearized to obtain the CARIMA model of the system, and the appropriate controller parameters are obtained with the method of GPC-PID controller, and the validity of this method is verified. An intelligent control and simulation platform for laminar cooling is designed. A set of control and simulation system including PLC, industrial control computer and interface board is designed based on dSpace system. The system can be used to upgrade the laminar cooling system intelligently or to simulate the laminar cooling process offline. The laminar flow cooling control software is developed based on the above theoretical results, which makes the mechanism model separate from the MATLAB environment.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG335.5

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本文編號(hào)：2329457