加熱爐優(yōu)化控制方法與仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、鋼坯加熱爐是熱軋生產線上的一個重要設備，其主要功能是將鋼坯加熱到符合軋制要求的溫度，加熱爐同時也是熱軋生產線上主要的耗能設備，對其節(jié)能降耗的控制方法研究一直是冶金自動化領域的熱點。 目前，在加熱爐的優(yōu)化控制方面還存在一些問題。首先，由于在實際生產過程中不能在線測量爐內鋼坯的溫度分布，因此需要建立能夠精確預報被加熱鋼坯溫度分布的數(shù)學模型。對鋼坯溫度建模中比較有效的方法之一是根據(jù)熱交換機理推算鋼坯升溫數(shù)學模型，在工程應用中通常采用簡

2、化條件下的一維非穩(wěn)態(tài)導熱模型，但該模型的運算精度不高。其次，在計算加熱爐爐溫優(yōu)化分布時，對優(yōu)化指標的選取考慮不夠全面。另外，在對加熱爐過程進行優(yōu)化控制研究時，缺少模擬加熱爐過程的仿真實驗環(huán)境。本文針對存在的問題做了以下的研究工作。 首先，本文對鋼坯加熱過程的傳熱機理進行了分析，并結合工程實際情況建立了鋼坯二維狀態(tài)空間溫度預報模型，該模型既保證了計算精度又兼顧了運算速度，為加熱爐爐溫優(yōu)化控制奠定了模型基礎。其次，本文提出了包含加熱

3、爐各爐段溫度設定值以及鋼坯在爐時間等工藝指標的爐溫優(yōu)化目標函數(shù)，在計算目標優(yōu)化參數(shù)時，考慮到目標函數(shù)的復雜性，本文采用了遺傳優(yōu)化算法求得目標優(yōu)化參數(shù)。另外，針對加熱爐爐溫設定值在線調整問題，本文提出了基于鋼坯預報溫度與理想溫度之間偏差的PID動態(tài)補償策略。最后，本文設計了加熱爐過程控制仿真實驗平臺的總體結構，并開發(fā)了平臺中工藝模型站和仿真分析站中的模擬屏模塊、模型庫模塊以及仿真運行主模塊等功能模塊。該平臺為加熱爐優(yōu)化控制研究提供了一個很