連鑄凝固傳熱模型在線校正方法研究.pdf

1、在連鑄的澆鑄過程中，二次冷卻控制是決定鑄坯內(nèi)部組織和內(nèi)部缺陷的關(guān)鍵，直接影響到鑄機產(chǎn)量和鑄坯質(zhì)量。因此，鑄坯在二冷區(qū)的表面溫度的確定，對制定合理的冷卻制度，提高鑄機產(chǎn)量和鑄坯質(zhì)量都是十分重要的。人們通常利用鑄坯凝固傳熱機理模型來對鑄坯表面溫度進行預測，然而連鑄工藝過程復雜，現(xiàn)場工況時常變化，模型應(yīng)用的長期準確性得不到保證。因此，研究具有自校正功能的鑄坯傳熱模型具有實際應(yīng)用價值。為此，本文研究了一種鑄坯凝固傳熱模型在線校正方法，通過對鑄坯

2、表面溫度進行實時準確的預測而實現(xiàn)在線校正傳熱模型的目的，主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）分析了連鑄的生產(chǎn)工藝和鑄坯凝固傳熱的過程及特點，建立了鑄坯凝固傳熱機理模型。
　?。?）以某方坯連鑄機為研究對象，針對凝固傳熱模型長期準確性的問題，在已建立的機理模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合軟測量的思想，提出了一種輔助模型和機理模型相結(jié)合的方法，通過輔助模型來對機理模型的輸出進行在線校正。該輔助模型基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機回歸的原理，建立在過程檢

3、測數(shù)據(jù)之上，可以通過現(xiàn)場某一時間點的測量數(shù)據(jù)來預測該時間點校正點溫度與二冷區(qū)外鑄坯表面溫度間的差值，再將二冷區(qū)外鑄坯表面的測量溫度與預測差值逐次相加，從而得到各點的校正溫度，完成對鑄坯傳熱機理模型的在線校正，實現(xiàn)對鑄坯表面溫度場的準確計算。
　?。?）對于基于 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輔助模型，結(jié)合研究的具體問題，確定了 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)，各層節(jié)點數(shù)和相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。針對 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在的缺陷，提出遺傳算法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法，利

4、用遺傳算法對網(wǎng)絡(luò)權(quán)值閾值進行編碼，并確定適應(yīng)度函數(shù)及相關(guān)參數(shù)，來優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，提升BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輔助模型的性能。
　　（4）對于基于支持向量機回歸的輔助模型，結(jié)合具體問題，選定了核函數(shù)，并采用交叉驗證的方法對懲罰系數(shù) c和核函數(shù)寬度σ2進行尋優(yōu)。針對交叉驗證尋優(yōu)法的局限性，提出了粒子群算法與支持向量機回歸相結(jié)合的方法，利用其全局搜索特性對模型的參數(shù)c和σ2進行尋優(yōu)，提升支持向量機回歸輔助模型的性能。
　　（5）利用Ma