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连铸的二冷配水是决定铸坯的产量和质量的关键环节,而拉速则是影响二冷动态配水的重要因素。常规的二冷配水采用基于稳态拉速建立的前馈控制模型,拉速变化会引起铸坯表面温度偏离目标值,因此采用基于反馈控制的二冷动态配水是实现连铸精确控制的关键。由于连铸凝固过程具有非线性和较大滞后的特点,采用常规PID算法进行二冷动态控制,在不同的拉速下会引起超调、振荡等不稳定情况。因此,为提高二冷动态配水系统的调节速度和控制精度,研究一种自适应PID控制算法对提高铸坯质量具有实际意义。本文在分析了连铸二冷区的凝固过程动静态特性的基础上,研究一种适用于连铸二冷动态配水的自适应PID控制算法,开发连铸二冷动态配水控制系统的软件并建立连铸二冷动态配水半实物仿真平台。具体工作如下:1.研究二冷过程模型并分析凝固过程的动静态特性。基于在线凝固传热模型利用两点法建立二冷过程模型,并在此基础上分析铸坯凝固过程中拉速与工艺参数之间的关系。2.自适应动态控制算法研究。以二冷过程为被控对象深入研究了PID动态权值调整法,对其中的?参数的取值方式进行改进并利用粒子群优化算法对其参数进行优化;将PID动态权值调整法与常规PID控制进行了仿真对比,验证动态权值调整法的鲁棒性。3.二冷配水动态控制控制系统的软件开发。在VB.NET环境下进行优化控制系统的软件设计,开发PID动态权值调整法程序,基于支持向量机建立铸坯表面目标温度预测模型,实现二冷配水动态优化控制系统的仿真运行;利用WINCC组态软件设计二冷动态控制监控系统,实现对铸坯表面温度和二冷水量的实时监控。4.建立连铸二冷动态控制系统的半实物仿真平台。该平台由触摸屏、模拟铸机、二级控制系统、PLC基础控制系统和监控系统等五部分组成。触摸屏用于给定模拟拉速和中间包温度值,同时发出系统运行信号;当系统运行时,基于凝固传热模型的模拟铸机产生铸坯表面实际温度和凝固状态参数;监控系统则可以实时监测铸坯各段水量和表面温度的变化;PLC控制系统用于系统各部分的数据交互和对二冷水量的控制;二级控制系统利用自适应控制算法在线实时调整控制参数以达到铸坯表面实际温度对目标温度的有效跟踪。仿真运行结果表明:该系统运行稳定,拉速突变时,铸坯表面温度超调量小,控制准确,满足控制要求。