本文關(guān)鍵詞：連鑄二冷與電磁攪拌協(xié)調(diào)優(yōu)化及控制研究

  更多相關(guān)文章： 連鑄 多目標(biāo)優(yōu)化 Pareto 粒子群算法 自適應(yīng)網(wǎng)格

【摘要】：連鑄冷卻過程是一個(gè)非線性、強(qiáng)耦合、多輸入多輸出系統(tǒng),現(xiàn)有過程控制中二冷和末端電磁攪拌控制為兩個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng),其控制參數(shù)優(yōu)化采用獨(dú)立模型,沒有考慮二者之間的耦合作用,導(dǎo)致過程參數(shù)或鋼種變化時(shí)鑄坯質(zhì)量波動(dòng)。因此,協(xié)調(diào)優(yōu)化兩個(gè)控制系統(tǒng)參數(shù),對(duì)進(jìn)一步提高連鑄技術(shù)以及鋼材質(zhì)量有著理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文主要工作如下:一、方坯連鑄凝固傳熱模型研究。由連鑄凝固傳熱特點(diǎn),采用控制容積法構(gòu)建二維變網(wǎng)格連鑄過程鑄坯凝固傳熱模型,給出了求解凝固傳熱微分方程的方法,即隱式法及追趕法,使用源項(xiàng)法處理凝固傳熱過程中的相變現(xiàn)象,并分析了拉速、過熱度等參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響,為二冷優(yōu)化問題的研究奠定的基礎(chǔ)。二、通過數(shù)值模擬分析了二冷及末端電磁攪拌對(duì)凝固過程影響。結(jié)合末端電磁攪拌的最佳攪拌條件及要求,通過仿真分析拉速、過熱度和四段水量的不同變化引起溫度場(chǎng)、末端處坯殼厚度、溫升溫降等目標(biāo)控制參數(shù)的耦合本質(zhì)和變化規(guī)律。為下一步協(xié)調(diào)優(yōu)化二冷和末端電磁攪拌提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。三、基于Pareto多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法研究。連鑄二冷與末端電磁攪拌的協(xié)調(diào)優(yōu)化過程本質(zhì)上屬于多目標(biāo)優(yōu)化問題(簡(jiǎn)稱MOP),多目標(biāo)優(yōu)化問題往往存在若干個(gè)彼此矛盾的目標(biāo)。本文根據(jù)MOP問題和PSO算法的特征,即容易出現(xiàn)優(yōu)化解集的一致性不高、分布均勻性較差等缺陷,通過對(duì)粒子超出搜索空間的減弱處理,使用自適應(yīng)網(wǎng)格修剪解集分布,采用多維向量權(quán)重處理獲得的最終Pareto最優(yōu)解權(quán)重參數(shù),形成改進(jìn)的基于Pareto多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法。通過仿真表明,該算法能夠有效提升Pareto解集一致性,改善Pareto前沿分布性,使決策者的最優(yōu)解方案選擇更加豐富。四、對(duì)基于Pareto連鑄二冷與電磁攪拌多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化問題進(jìn)行優(yōu)化求解。以凝固傳熱數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),以二冷區(qū)溫度場(chǎng)、溫升溫降值和滿足最佳末端電磁攪拌條件的液芯半徑為目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建多目標(biāo)優(yōu)化算法。將改進(jìn)的基于Pareto多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法引入連鑄二冷與電磁攪拌多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化問題中,仿真結(jié)果表明,該算法能夠改善上述兩個(gè)獨(dú)立控制系統(tǒng)的耦合作用,擴(kuò)充最優(yōu)解集的選擇空間,優(yōu)化Pareto前沿的分布性,提高過程變量波動(dòng)引起的抗擾性能,從而減小過程參數(shù)或鋼種變化引起的鑄坯質(zhì)量波動(dòng)。
【關(guān)鍵詞】：連鑄 多目標(biāo)優(yōu)化 Pareto 粒子群算法 自適應(yīng)網(wǎng)格
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TF777;TP18
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 課題研究的意義13-15
• 1.2 連鑄二冷優(yōu)化控制技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 連鑄電磁攪拌技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法的發(fā)展及研究現(xiàn)狀18-19
• 1.5 本文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)19-22
• 第2章 方坯連鑄凝固傳熱模型建立與求解22-37
• 2.1 鑄坯凝固過程的傳熱特點(diǎn)22-23
• 2.2 鑄坯凝固傳熱數(shù)學(xué)模型23-28
• 2.2.1 研究對(duì)象的選取23
• 2.2.2 凝固傳熱過程中的假設(shè)23-24
• 2.2.3 凝固傳熱的控制方程的建立24-27
• 2.2.4 控制方程的初始條件和邊界條件27-28
• 2.3 物性參數(shù)的選擇及處理28-30
• 2.4 凝固傳熱模型的求解30-33
• 2.5 鑄坯凝固過程溫度場(chǎng)計(jì)算33-36
• 2.5.1 模型計(jì)算結(jié)果及溫度場(chǎng)特征33-34
• 2.5.2 模型計(jì)算結(jié)果分析34-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第3章 二冷及末端電磁攪拌對(duì)凝固過程影響37-51
• 3.1 影響合金鋼冶金缺陷的基本因素]37
• 3.2 高碳鋼連鑄的凝固特點(diǎn)37-39
• 3.2.1 高碳鋼產(chǎn)生中心偏析的機(jī)理38
• 3.2.2 高碳鋼連鑄需要凝固末端電磁攪拌38-39
• 3.3 凝固末踹電磁攪拌安裝位置的確定39-41
• 3.3.1 安裝位置確定的重要性39-40
• 3.3.2 確定F-EMS的安裝位置的幾種方法40-41
• 3.4 凝固末端電磁攪拌工藝參數(shù)的調(diào)控41-49
• 3.4.1 圓(方)坯凝固定律41-42
• 3.4.2 拉速、鋼水過熱度變化對(duì)末攪位置液芯大小的影響分析42-43
• 3.4.3 最佳頻率的選取43-44
• 3.4.4 末端電磁攪拌電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度與液芯關(guān)系44-47
• 3.4.5 拉速、目標(biāo)溫度、液芯大小變化與二冷區(qū)水量的關(guān)系分析47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-51
• 第4章 基于PARETO多目標(biāo)優(yōu)化算法及其改進(jìn)51-63
• 4.1 PARETO最優(yōu)相關(guān)定義51-52
• 4.2 多目標(biāo)進(jìn)化算法的分類52-54
• 4.3 粒子群算法簡(jiǎn)述54-55
• 4.4 基于PARETO的粒子群多目標(biāo)優(yōu)化算法55-62
• 4.4.1 自適應(yīng)網(wǎng)格改善Pareto前沿分布性56-58
• 4.4.2 基于二階系統(tǒng)性能指標(biāo)的粒子更新58-59
• 4.4.3 粒子跳出搜索空間的處理59
• 4.4.4 Pareto最優(yōu)解集權(quán)重處理59-60
• 4.4.5 算法流程60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第5章 基于PARETO連鑄二冷與電磁攪拌多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化63-74
• 5.1 目標(biāo)函數(shù)及約束處理63-65
• 5.1.1 二冷區(qū)多目標(biāo)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)63-64
• 5.1.2 末端電磁攪拌優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)64
• 5.1.3 多目標(biāo)優(yōu)化約束函數(shù)64-65
• 5.2 應(yīng)用實(shí)例求解65-70
• 5.2.1 問題描述65
• 5.2.2 問題求解與分析65-70
• 5.3 連鑄二冷優(yōu)化模型建立70-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果81-82
• 致謝82

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