连铸坯感应加热过程建模与优化控制研究

【摘要】连铸坯热送直轧技术是目前钢铁企业普遍采用的节能技术，其热送过程中一般采用燃气炉或感应加热炉补温加热。近年来由于电磁感应加热具有节能降耗、加热速度快、污染少、易于实现控制等优点而得到应用推广。然而，实际生产对连铸坯感应加热过程的温度控制还主要靠经验来调整，这方面应用研究还较少。本文主要研究连铸坯热送直轧技术中的感应加热过程，对钢坯的受热传热机理进行了分析，并结合实际生产情况，尝试建立了钢坯温度的有限差分和系统辨识预测模型。在系统辨识模型的基础上，为了使连铸坯感应加热后的温度达到目标温度，分别采用随机搜索算法和遗传算法调整控制电压，从而实现了连铸坯感应加热过程温度的优化控制。本硕士论文得到的结论如下：(1)通过ANSYS建立有限元模型是模拟仿真钢坯感应加热过程的常用方法，具有高逼真度的同时计算时间较长，无法满足在线计算的需求。本文建立的基于有限差分的钢坯感应加热预测模型，对钢坯各段横截面在感应加热过程中的温度分布进行了预测，得到的预测数据与ANSYS的模拟数据基本吻合，说明了该模型的预报精度较高，并且克服了ANSYS软件运算速度慢的缺点，对实现连铸坯感应加热过程的温度预测和优化控制提供了参考。(2)采用系统辨识对钢坯感应加热过程建立ARX模型，该模型以感应加热原理为基础，利用实际数据实现模型辨识，并通过新观察数据检验模型。对钢坯的表面温度进行预测，结果表明该模型具有较高预测精度，为连铸坯感应加热过程温度优化控制奠定了模型基础。(3)在实际生产中，加热过程的控制参数一般都凭经验确定，容易造成钢坯加热后的温度分布参差不齐。在系统辨识得到的ARX模型的基础上，分别采用随机搜索算法和遗传算法对感应加热过程中的控制电压进行调整，得到的优化后控制电压曲线可以有效优化钢坯的出炉温度分布，从而实现连铸坯感应加热温度的优化控制。
【作者】车栩龙；
【导师】徐哲；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，系统工程，2014，硕士
【关键词】感应加热；有限差分模型；系统辨识；优化控制；

【参考文献】
[1]郭倩倩.人民币汇率与我国进出口贸易关系实证研究[D].山西财经大学,金融学,2014,硕士.
[2]张元庆.我国征地补偿制度变迁的路径依赖与路径创新研究（1949-2013）[D].辽宁大学,经济史,2014,博士.
[3]华木松.建设数字化医院的体会[J].中国卫生经济,2003,07:50-51.
[4]闫冬.多媒体课件画面美感构成研究[D].东北师范大学,教育技术学,2012,硕士.
[5]张立建.珠三角城市化模式的空间差异分析[D].华南师范大学,人文地理,2004,硕士.
[6]林明明.时滞Lurie系统的鲁棒控制研究[D].内蒙古师范大学,运筹学与控制论,2013,硕士.
[7]付炜.中油辽河石化分公司人才流失及其对策研究[D].大连理工大学,工商管理,2003,硕士.
[8]李静.生态文明视域下高校生态道德教育研究[D].燕山大学,思想政治教育,2013,硕士.
[9]王明波.长沙某节能居住建筑的设计方案评价与优选研究[D].西南交通大学,项目管理（专业学位）,2013,硕士.
[10]谭丰茂.一锅法合成环氧—胺类自乳化固化剂的研究[D].大连理工大学,化学工程（专业学位）,2013,硕士.
[11]宋海莲.我国中小股份制商业银行内部控制研究[D].首都经济贸易大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[12]武斌.高速铁路与民航运输的竞争研究[D].西南交通大学,交通运输规划与管理,2013,硕士.
[13]刘晓媛.余华小说的审美性及其在消费社会中的传播学研究[D].四川省社会科学院,文艺学,2014,硕士.
[14]林飞.原络通经法治疗脑卒中后认知功能障碍的临床观察[D].黑龙江中医药大学,针灸推拿学（专业学位）,2013,硕士.
[15]马克明,张洁瑜,郭旭东,傅伯杰.农业景观中山体的植物多样性分布:地形和土地利用的综合影响[J].植物生态学报,2002,05:575-588.
[16]淡新国.ER离合器传输模拟装置界面改性研究[D].西安理工大学,材料加工工程,2004,硕士.
[17]王丹萍.劳动力成本对纺织业出口贸易的影响研究[D].南京农业大学,国际贸易学,2012,硕士.
[18]任群.城市垃圾焚烧发电厂的研究[D].西安建筑科技大学,市政工程,2004,硕士.
[19]闵艳.我国高新技术产业税收优惠法律制度研究[D].安徽大学,经济法学,2014,硕士.
[20]董蕾.当前我国立法权异化现象分析[D].湖南大学,法律,2012,硕士.
[21]钱庆利.中国民族歌剧音乐创作中的板腔体结构研究[D].南京艺术学院,音乐与舞蹈学,2014,博士.
[22]饶雪,王如志,曹觉先,严辉.掺杂GaN/AlN超晶格第一性原理计算研究[J].物理学报.
[23]刘道新.湖南省规模猪场主要疫病流行情况调查研究[D].湖南农业大学,养殖,2003,硕士.
[24]王波夏.基于危险性分析的企业安全生产事故应急预案研究[D].首都经济贸易大学,安全工程（专业学位）,2013,硕士.
[25]张天颖.试论商事信托的法律构造及其实践[J].法制博览(中旬刊),2014,10:83-85.
[26]李隋佳.中国创业板上市企业股权结构对R&D投入影响研究[D].重庆大学,金融学,2014,硕士.
[27]武红.省级旅游目的地营销系统的区域集成创新研究——以活力广东网为例[D].河北师范大学,人文地理学,2004,硕士.
[28]牛滨华,顾贤明.裂隙各向异性介质中一维横波双分量数值模拟[J].石油地球物理勘探,1993,04:462-470+512.
[29]张泽凯,俞河,廖冰冰,黄海凤,陈银飞.铁前驱体对Fe/β催化NH_3-SCR反应性能的影响[J].催化学报,2012,03:576-580.
[30]栾勇,李宏.利用数据挖掘技术分析用卡行为[J].中国信用卡,2005,10:58-60.
[31]许琦.违规外联敏感文件的全文检索及识别[D].北京交通大学,2014.
[32]田葆栓,王克会.铁路特种货车的需求与发展[J].中国铁路.2003(07)
[33]冯仕超.基于CLUE-S模型的湟水流域土地利用/土地覆被变化模拟研究[D].青海师范大学,地图学与地理信息系统,2012,硕士.
[34]杨娅.西藏山南藏族非物质文化遗产研究综述[J].四川民族学院学报,2014,04:20-24+19.
[35]苏德渊.汽油机富氧富氮进气的控制与燃烧模拟[D].吉林大学,热能工程,2013,硕士.
[36]孟刚.型钢再生混凝土组合柱正截面受力性能的有限元分析[D].西安建筑科技大学,结构工程,2013,硕士.
[37]江宛乐.非线性结构在当代书籍设计中的运用[D].北方工业大学,设计艺术学,2013,硕士.
[38]葛欣.miRNA-34a负性调控转录因子Yin Yang 1（YY1）对食管鳞癌TE-1细胞功能的影响及机制研究[D].苏州大学,放射医学,2014,硕士.
[39]吴祖达.再生骨料混凝土性能研究[D].华侨大学,建筑与土木工程（专业学位）,2014,硕士.
[40]姚伟强,马国伟,金清波,黄亦申,赵彬善,许雪峰.静电层层自组装复合磨粒及抛光液的抛光性能研究[J].中国机械工程,2013,06:742-745+780.
[41]李惠平.儿科医患会话研究[D].吉林大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[42]刘悦.解析唐·德里罗的小说《名字》中的美国霸权主义[D].东北师范大学,英语语言文学,2012,硕士.
[43]程亚兵.精密交叉圆柱滚子转盘轴承刚性分析[D].河南科技大学,精密仪器及机械,2014,硕士.
[44]程付伟.鼻腔滴注白细胞介素-22对小鼠变应性鼻炎的缓解作用[D].苏州大学,耳鼻咽喉科学,2013,硕士.
[45]王威.黑胸散白蚁对绿僵菌侵染的群体抗性及其机理研究[D].华中农业大学,农业昆虫与害虫防治,2014,硕士.
[46]徐万银.三角网格曲面快速重建技术研究[D].南京航空航天大学,航空宇航制造工程,2013,硕士.
[47]陈培培.20世纪末国产动画的新变[D].上海社会科学院,中国现当代文学,2012,硕士.
[48]蔺粟.高校青年教师教学胜任特征模型的构建研究[D].西北大学,应用心理学,2014,硕士.
[49]张赫.我国未成年学生学校体育伤害事故的法律责任认定研究[D].北京体育大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[50]许绍香.白牡丹工艺优化与香气分析研究[D].中国农业科学院,园艺（专业学位）,2012,硕士.