连铸铸坯质量控制若干关键问题的研究

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1、连铸铸坯质量控制若干关键问题的研究摘要在连铸铸坯生产中，结晶器液位控制和冷却优化控制对稳定拉坯工艺和保证连铸机的安全生产、降低溢漏率、减少结晶器及备品备件消耗和能量消耗、改善铸坯质量、减少皮下夹杂、提高劳动生产率等有重大意义。为此国内外专家学者进行了各项专门研究。经分析比较，总的来说，有以下不足：(1)基于物理规律的建模忽略了象塞棒开度等非线性因素。(2)简单的系统辨识方法对复杂工业环境不一定有效。(3)先进的控制算法由于算法复杂，没有提出行之有效的方法保证实时性，大多停留在仿真阶段(4)算法仿真仅放在单一的结晶器液位控制系统考虑其控制性能，忽略了

2、中间包以及其它结晶器液位控制系统的耦合影响。(5)考虑到凝固数学模型是非线性的偏微分方程，用基于指定区间的穷举寻优冷却条件。鉴于此，并考虑到本课题是宝钢集团五钢公司的预研项目，本文就连铸铸坯质量控制的两大关键问题进行了前期的理论研究，取得的主要成果可归纳如下：(1)建立了钢包一中间包一结晶器的连铸控制系统的数学模型，考虑了象塞棒开口等非线性因素，为后续的自适应控制算法提供了一个比较符合实际的仿真对象。(2)分析了自适应预测控制实现的关键之处，提出一种针对性的基于GA神经网络的自适应预测控制算法，仿真结果表明，该算法具有良好的综合控制性能和实时性，值

3、得在后续的在线试验研究中使用。(3)针对自适应预测控制实现的实时性难点，提出了另一种基于RTLinux实时操作系统的实现方法，并通过试验验证了该方法的可行性和有效性，可以在后续的研究中推广。(4)在Simulink下，通过建立钢包模块、中问包模块、结晶器模块、控制算法模块及各种干扰模拟模块进行了自适应预测控制算法的性能仿真，仿真结果表明了自适应预测控制算法的控制性能的优越性。(5)通过建立连铸冷却系统的凝固数学模型，在冶金冷却约束条件的指导下，通过遗传算法优化了冷却边界条件和拉速，可为钢厂连铸线的冷却系统控制模式的改进和提高拉速以增加产量的实验提供

4、理论依据。(6)所开发的可视化仿真软件，可用于钢厂对不同钢种连铸工艺参数的优化，具有工程实用价值。关键词：自适应预测控制遗传算法神经网络实时操作系统优化控制数值模拟IResearchonsomekeyproblemsaboutqualitycontrolofsteelbilletsproducedbycontinuouscastingAbstraetLiquidlevelcontrolofmoldandcoolingoptimizationcontrolplayanimportantroleinthemanufactureofsteelbillet

5、sproducedbycontinuouscasting，becausetheyarerelatedwiththefollowingaims：stabilizetheprocessofwithdrawingsteelbillets，guaranteeingthesafeoperationofsteelcaster,reducingtheenergyconsumptionandtheconsumptionofmoldsandspareparts，improvingthequalityofsteelbillets，avoidingthebreakout

6、sandoverflows，reducingthesegregation，andimprovinglaborproductivityetc．Expertsandscholarsathomeandabroadhaveperformedextensiveresearch．Butthefollowingdeficienciesarefound：(1)Nonlinearitysuchastheflowareaofstopperisneglectedinthemodelingbasedonphysicallaws．(2)Simplesystemidentif

7、icationisunnecessarilyaneffectivemethodfortheabominableindus仃yenvironment．(3)Realtimeisnotbeenguaranteedbyeffectivemethodbecauseofthecomplexityofadvancedcontrolalgorithms，mostofwhichstayatthestageofsimulation．(4)Controlperformancesofadvancedalgorithmsarediscussedonlyintheconte

8、xtoftheliquidlevelcontrolsystemofsinglemold，whichneglecttheco