連鑄即為連續(xù)鑄鋼的簡稱,是將液態(tài)鋼水連續(xù)澆鑄成固態(tài)鑄坯的工藝過程。連鑄設備構造復雜,工業(yè)現場環(huán)境惡劣。隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展,企業(yè)對安全生產、節(jié)能減耗以及產品質量等方面的要求日益提高,與此同時,對連鑄過程的教學與仿真也提出了新的需求。將虛擬現實技術與板坯連鑄過程有機結合,構建了連鑄虛擬交互系統(tǒng)。通過3D建模軟件和虛擬現實引擎,搭建連鑄車間的虛擬場景和虛擬設備,并依據鋼廠實際控制方式設計控制面板和控制接口。使用戶可通過控制面板或者外部可編程邏輯控制器對虛擬設備進行控制,實現虛擬交互。此外,系統(tǒng)中添加了針對連鑄工藝和設備的講解,提高了教學仿真的實用性。在此基礎上,重點研究了連鑄二次冷卻區(qū)域的板坯溫度控制及仿真。建立了板坯凝固傳熱數學模型,通過數值模擬的方法來獲取鑄坯的溫度分布。為了使鑄坯溫度分布滿足各項冶金準則,尋求最優(yōu)的冷卻水分布配比,引入了改進的混沌遺傳算法,并設計了適應度函數及約束條件。以國內某鋼廠的板坯連鑄過程為研究對象進行仿真實驗,驗證了算法的有效性。設計的連鑄虛擬交互系統(tǒng),為學�；蚱髽I(yè)針對連鑄環(huán)節(jié)的培訓提供了一種虛擬與現實相結合的閉環(huán)交互式操作與控制解決方案,其中對于二冷區(qū)鑄坯冷卻... 

【文章頁數】：65 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
引言
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現狀
        1.2.1 連鑄及其培訓仿真的研究進展
        1.2.2 虛擬現實的發(fā)展及其在冶金領域的應用
    1.3 主要研究內容及論文結構
        1.3.1 主要研究內容
        1.3.2 論文結構
第2章 虛擬現實技術及虛擬場景開發(fā)
    2.1 虛擬現實技術及其特點
        2.1.1 虛擬現實技術的特征
        2.1.2 虛擬現實技術的分類
    2.2 連鑄虛擬現實場景開發(fā)工具
        2.2.1 設計方案
        2.2.2 三維建模工具的選擇
        2.2.3 虛擬現實引擎選擇
    2.3 連鑄虛擬場景的開發(fā)
        2.3.1 三維建模
        2.3.2 基于Unity3D的場景開發(fā)
第3章 連鑄虛擬設備的交互控制
    3.1 連鑄的工藝流程
    3.2 交互控制的實現方案
    3.3 虛擬場景的二次開發(fā)
        3.3.1 虛擬場景的接口設置
        3.3.2 Winform下的二次開發(fā)
    3.4 PLC與虛擬設備的交互控制
        3.4.1 PLC與虛擬設備的連接鏈路
        3.4.2 轉接箱的設計
        3.4.3 交互控制應用
第4章 基于凝固傳熱模型的鑄坯溫度分布仿真
    4.1 鑄坯凝固傳熱數學模型
        4.1.1 建立傳熱微分方程
        4.1.2 模型的初始條件和邊界條件
        4.1.3 熱物性參數的選擇
        4.1.4 數學模型求解
    4.2 鑄坯冷卻過程模擬仿真的設計與實現
        4.2.1 鑄坯冷卻仿真系統(tǒng)的結構設計
        4.2.2 仿真界面設計
        4.2.3 仿真程序設計及仿真結果可視化輸出
第5章 基于混沌遺傳算法的板坯連鑄二冷配水優(yōu)化
    5.1 鑄坯二次冷卻工藝
        5.1.1 二次冷卻的作用
        5.1.2 鑄坯冷卻制度原則
        5.1.3 鋼的高溫脆性對二冷的影響
        5.1.4 二次冷卻水的控制方法
        5.1.5 二次冷卻的智能優(yōu)化
    5.2 混沌遺傳算法在二冷控制中的實現方法
        5.2.1 混沌遺傳算法的基本思想
        5.2.2 Tent混沌映射序列
        5.2.3 適應度函數設計
        5.2.4 算法實現步驟
    5.3 仿真結果及實驗分析
結論
參考文獻
致謝
導師簡介
企業(yè)導師簡介
作者簡介
學位論文數據集


【參考文獻】：
期刊論文
[1]新型結晶器基本參數研究及其內鋼液行為仿真[J]. 周超,任素波,張興中,劉晶晶,白明華.  中國機械工程. 2016(11)
[2]倒角結晶器銅板實際溫度場數值仿真[J]. 任飛飛,張慧,王偉寧,王明林.  鋼鐵. 2015(04)
[3]薄板坯連鑄結晶器內鋼液流動與傳熱及凝固耦合的數值模擬[J]. 岳強,翟張霞,裴曉航,張炯,王建軍.  過程工程學報. 2015(02)
[4]數值模擬研究在連續(xù)鑄鋼課程教學中的應用[J]. 王宏丹.  重慶與世界(學術版). 2015(03)
[5]方坯連鑄二冷配水離線仿真軟件的開發(fā)與應用[J]. 張淑艷,韓偉,張金紅.  河北企業(yè). 2014(12)
[6]連鑄實訓教學系統(tǒng)的設計與開發(fā)[J]. 茹家勝,羅志國.  遼寧科技學院學報. 2014(04)
[7]基于改進蛙跳算法的連鑄二冷配水制度優(yōu)化[J]. 張春娜,王錫鋼,李軼然.  計算機仿真. 2014(06)
[8]虛擬交互學習在鋼鐵冶金教學中的應用[J]. 宋卓斐,李運剛,李俊國.  教育教學論壇. 2014(11)
[9]連鑄教學中仿真軟件的應用分析[J]. 于萬松.  現代企業(yè)教育. 2014(02)
[10]基于混沌粒子群的連鑄二冷配水制度優(yōu)化研究[J]. 李軼然,汪琦,敖廣武,郭盛興,張春娜.  鑄造技術. 2013(05)

博士論文
[1]板坯連鑄二次冷卻過程仿真及工藝優(yōu)化[D]. 王兆峰.大連理工大學 2013

碩士論文
[1]基于Unity 3D的船舶舵機艙虛擬現實設計與研究[D]. 李治軍.大連海事大學 2014
[2]基于BP-GA算法的板坯連鑄二冷水動態(tài)控制模型研究[D]. 占賢輝.重慶大學 2007
[3]基于VR的板坯連鑄機仿真技術研究[D]. 石勇.武漢理工大學 2006



本文編號：3653337