發(fā)布時間：2018-04-11 05:23

  本文選題：無縫鋼管 + 斜連軋��； 參考：《太原科技大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：斜連軋(Tandem Skew Rolling,TSR)工藝是一種生產(chǎn)無縫鋼管的短流程新工藝,將穿孔和軋制集成為一道工序,坯料經(jīng)過加熱后首先進入穿孔軋輥進行穿孔得到毛管,然后緊接著進入軋管軋輥進行軋制得到荒管。金屬在兩組軋輥之間形成連軋關(guān)系。斜連軋裝備結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)整方便,生產(chǎn)流程短,具有生產(chǎn)成本低,生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。由于軋件在穿軋過程中溫降很小,該工藝可以軋制溫度區(qū)小或者難變形金屬。實現(xiàn)斜連軋新工藝的關(guān)鍵問題:(1)如何加工可軋溫度范圍窄或難變形金屬,實現(xiàn)管材加工的穿孔與軋制的連續(xù)成形;(2)如何提高鋼管質(zhì)量、降低成本,滿足鋼管尺寸精度和內(nèi)部組織等目標(biāo)。建立斜連軋工藝模型,研究系統(tǒng)的控制方法是解決該關(guān)鍵問題的有效手段和途徑。本文針對斜連軋過程具有復(fù)雜非線性、動態(tài)多變量、連續(xù)軋制、強耦合等特點,采用斜軋理論、連軋理論和智能控制、預(yù)測控制方法,對斜連軋加工過程中的速度設(shè)定模型、軋制力設(shè)定模型、連軋張力模型、鋼管壁厚預(yù)測模型等進行了深入研究。其主要研究成果為:(1)針對斜連軋速度控制系統(tǒng)中,速度調(diào)節(jié)要求響應(yīng)快、動態(tài)速降小、同步性高等特點,提出了一種基于記憶神經(jīng)元PID的斜連軋速度同步控制方法。該方法在單神經(jīng)元PID控制算法基礎(chǔ)上,引入憶阻的阻值變化特點,建立了記憶神經(jīng)元PID控制器,使得學(xué)習(xí)算法更接近生物神經(jīng)元學(xué)習(xí)特點,且結(jié)構(gòu)簡單;采用偏差耦合的同步控制策略,提出了基于記憶神經(jīng)元PID的斜連軋速度偏差耦合同步控制方法。試驗表明:該控制方法具有實時性強、同步控制精度高和響應(yīng)速度快等特點。(2)針對斜連軋張力控制系統(tǒng)存在復(fù)雜非線性、不確定干擾的影響較強等特點,提出了張力速度系統(tǒng)的動態(tài)矩陣預(yù)測算法。首先根據(jù)斜軋和連軋理論以及電機的動態(tài)特性,建立了斜連軋工藝中張力速度系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型;由于模型具有非線性、強耦合的特點,傳統(tǒng)的PID控制無法獲得較好的控制效果,動態(tài)矩陣預(yù)測算法對模型精度要求不高,對環(huán)境干擾等不確定性因素具有較強的魯棒性,因此提出了張力速度系統(tǒng)的動態(tài)矩陣預(yù)測控制方法;在相應(yīng)軋制狀態(tài)約束條件下,利用粒子群算法對目標(biāo)函數(shù)實施滾動優(yōu)化確定最優(yōu)控制量,解決了在約束條件下的非線性優(yōu)化問題;仿真實驗表明:該方法有效的抑制了模型參數(shù)變化的靈敏性、不確定干擾的影響,實現(xiàn)了微張力控制。(3)建立了基于STDP-Spiking神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的斜連軋鋼管壁厚預(yù)測模型。在分析Spiking神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Spiking Neural Networks,SNN)原理的基礎(chǔ)上,結(jié)合生物學(xué)中的脈沖時間依賴的可塑性(Spike Timing Dependent Plasticity,STDP)學(xué)習(xí)機制,提出了STDP-Spiking神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。該網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)元之間采用單突觸連接方式,權(quán)值學(xué)習(xí)在誤差反饋算法的基礎(chǔ)上考慮突觸前后神經(jīng)元脈沖發(fā)放時間差的影響,使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡化,克服了傳統(tǒng)Spike Prop算法中權(quán)值只能取正的問題。分析了影響斜連軋無縫鋼管壁厚變化的主要因素,建立了STDP-Spiking神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的斜連軋鋼管壁厚預(yù)測模型。試驗采用現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為樣本對鋼管壁厚預(yù)測模型進行訓(xùn)練,最后將預(yù)測值與實驗值進行比較。結(jié)果表明:STDP-Spiking神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的預(yù)測精度高,能夠達到對鋼管壁厚的預(yù)測要求。(4)根據(jù)金屬變形過程微觀組織理論,在總結(jié)前人研究的理論基礎(chǔ)上,建立了斜連軋軋制過程中的微觀組織預(yù)測模型。由于斜連軋穿軋過程屬于再結(jié)晶溫度以上變形,因此穿軋過程以動態(tài)再結(jié)晶為主,對奧氏體、鐵素體晶粒尺寸做了預(yù)測。通過金相實驗對計算值與實驗值進行了比較,表明了該模型可以用來預(yù)測斜連軋微觀組織。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG334.9

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