本書主要介紹主要介紹熱連軋過程數字化系統結構、數據清洗及全流程數據集成、數據驅動的數字孿生模型、軋制全流程多目標優(yōu)化控制、非穩(wěn)態(tài)過程三維形貌感知與協調優(yōu)化控制、板形與板凸度數字化建模及協調優(yōu)化控制以及關鍵質量指標的預測控制及實現方法等系列數字化關鍵技術研發(fā)及其工業(yè)化應用。 本書可供鋼鐵企業(yè)管理層和工程技術人員閱讀,也可供冶金自動化技術的科研、設計、生產維護人員以及大專院校的自動化、計算機、機電專業(yè)師生參考。
孫杰,男,1984年9月出生,副教授,主要從事板帶軋制自動化與智能化控制技術等方面的工作。主持國家重點研發(fā)計劃課題、國家自然科學基金面上項目、國家智能制造裝備發(fā)展專項課題等5項國家級項目,取得了數據和機理融合的軋制全流程板形控制、軋制過程力能與振動數學模型、連軋非穩(wěn)態(tài)過程感知與多機架協調優(yōu)化等多項成果。作為主要執(zhí)行人開發(fā)了具有自主知識產權的板帶軋制自動控制系統,完成了30余條冷熱軋軋制生產線控制系統的研發(fā)與調試項目,包括國內首套完全自主研發(fā)的酸洗冷連軋控制系統,厚度、板形精度與控制系統運行穩(wěn)定性等關鍵指標達到了國際先進水平,獲得了良好的經濟社會效益。發(fā)表論文50余篇,其中以第一作者通訊作者在APM、IJMS、JMPT、ASOC等期刊發(fā)表SCI檢索論文16篇,授權發(fā)明專利17項、軟件著作權4項,副主編專著教材2部。入選遼寧省“興遼英才計劃”青年拔尖人才。
第1章緒論....PAGEREF _Toc112097230 \h1 第2章熱連軋過程數字化系統結構...PAGEREF _Toc112097231 \h4 2.1數字化系統系統架構....PAGEREF _Toc112097232 \h4 2.2數據平臺....PAGEREF _Toc112097233 \h5 2.3數據驅動模型....PAGEREF _Toc112097234 \h5 2.4數字化裝備....PAGEREF _Toc112097235 \h6 2.5智能制造標準體系....PAGEREF _Toc112097236 \h7 第3章數據清洗及全流程數據集成...PAGEREF _Toc112097237 \h9 3.1熱連軋數據通訊....PAGEREF _Toc112097238 \h9 3.2熱連軋數據儲存和分類....PAGEREF _Toc112097239 \h12 3.2.1熱連軋數據儲存....PAGEREF _Toc112097240 \h12 3.2.2熱連軋數據分類....PAGEREF _Toc112097241 \h14 3.3熱連軋數據采集和處理....PAGEREF _Toc112097242 \h17 3.3.1數據采集方法....PAGEREF _Toc112097243 \h17 3.3.2數據的預處理....PAGEREF _Toc112097244 \h19 3.3.3數據的多樣本處理....PAGEREF _Toc112097245 \h19 3.3.4多樣本處理應用實例....PAGEREF _Toc112097246 \h24 3.4數據平臺....PAGEREF _Toc112097247 \h24 3.4.1生產工藝質量數據集成平臺....PAGEREF _Toc112097248 \h24 3.4.2全流程工藝質量管控系統...PAGEREF _Toc112097249 \h26 第4章數據驅動的數字孿生模型....PAGEREF _Toc112097250 \h29 4.1溫度控制模型....PAGEREF _Toc112097251 \h29 4.1.1溫降理論模型研究....PAGEREF _Toc112097252 \h29 4.1.2精軋區(qū)溫度預報模型研究...PAGEREF _Toc112097253 \h40 4.1.3溫度預報優(yōu)化策略....PAGEREF _Toc112097254 \h44 4.2厚度控制模型....PAGEREF _Toc112097255 \h52 4.2.1軋制力能參數模型....PAGEREF _Toc112097256 \h52 4.2.2輥縫位置模型....PAGEREF _Toc112097257 \h57 4.2.3厚度控制自學習策略研究...PAGEREF _Toc112097258 \h63 第5章軋制全流程多目標優(yōu)化控制...PAGEREF _Toc112097259 \h78 5.1控制系統模型邏輯....PAGEREF _Toc112097260 \h78 5.1.1模型設定計算....PAGEREF _Toc112097261 \h78 5.1.2穿帶自適應....PAGEREF _Toc112097262 \h90 5.1.3模型自學習....PAGEREF _Toc112097263 \h92 5.2全流程負荷分配智能優(yōu)化....PAGEREF _Toc112097264 \h97 5.2.1目標函數構建....PAGEREF _Toc112097265 \h97 5.2.2效果分析....PAGEREF _Toc112097266 \h98 5.3加熱爐智能燃燒控制....PAGEREF _Toc112097267 \h103 5.3.1加熱爐在線溫度預報模型的建立...PAGEREF _Toc112097268 \h104 5.3.2加熱爐空燃比自尋優(yōu)策略...PAGEREF _Toc112097269 \h105 5.3.3煤氣流量智能集成優(yōu)化設定策略...PAGEREF _Toc112097270 \h106 5.3.4加熱爐爐溫智能優(yōu)化模型...PAGEREF _Toc112097271 \h107 第6章非穩(wěn)態(tài)過程三維形貌感知與協調優(yōu)化控制...PAGEREF _Toc112097272 \h109 6.1 ILQ理論及其控制器設計....PAGEREF _Toc112097273 \h109 6.1.1 ILQ理論介紹....PAGEREF _Toc112097274 \h109 6.1.2 ILQ控制器的設計....PAGEREF _Toc112097275 \h113 6.1.3基于ILQ理論的厚度-活套控制器的設計....PAGEREF _Toc112097276 \h119 6.1.4 ILQ設計算法分析....PAGEREF _Toc112097277 \h127 6.2 MPC算法及其控制器設計....PAGEREF _Toc112097278 \h132 6.2.1 MPC算法介紹....PAGEREF _Toc112097279 \h132 6.2.2厚度-活套系統MPC控制器的設計實例....PAGEREF _Toc112097280 \h137 6.3控制效果分析....PAGEREF _Toc112097281 \h139 6.3.1響應性能分析....PAGEREF _Toc112097282 \h139 6.3.2抗干擾性能分析....PAGEREF _Toc112097283 \h143 6.3.3魯棒性能分析....PAGEREF _Toc112097284 \h148 第7章板形與板凸度數字化建模及協調優(yōu)化控制...PAGEREF _Toc112097285 \h159 7.1混合MEA-MLP法的熱連軋帶鋼出口板形預測模型....PAGEREF _Toc112097286 \h159 7.1.1建模數據的收集與處理....PAGEREF _Toc112097287 \h160 7.1.2 MEA-MLP模型建模理論介紹....PAGEREF _Toc112097288 \h166 7.1.3模型預測結果分析....PAGEREF _Toc112097289 \h174 7.1.4基于MIV的參數敏感性分析...PAGEREF _Toc112097290 \h187 7.2混合FOA-GRNN法的彎輥力預測模型....PAGEREF _Toc112097291 \h189 7.2.1 GRNN概述....PAGEREF _Toc112097292 \h189 7.2.2 FOA原理與基本操作....PAGEREF _Toc112097293 \h191 7.2.3 FOA-GRNN彎輥力預測模型的建立....PAGEREF _Toc112097294 \h193 7.2.4彎輥力預測模型結果及分析....PAGEREF _Toc112097295 \h195 第8章關鍵質量指標的預測控制及實現方法....PAGEREF _Toc112097296 \h202 8.1熱連軋多機架運行協調優(yōu)化....PAGEREF _Toc112097297 \h202 8.1.1熱連軋單機架厚度-活套協調優(yōu)化控制...PAGEREF _Toc112097298 \h202 8.1.2熱連軋多機架分布式協調優(yōu)化....PAGEREF _Toc112097299 \h205 8.2加熱爐在線爐溫協調優(yōu)化控制方法....PAGEREF _Toc112097300 \h209 8.2.1加熱爐在線爐溫優(yōu)化問題的描述....PAGEREF _Toc112097301 \h209 8.2.2自適應Entropy-TOPSIS方法的權值在線調整與滾動優(yōu)化....PAGEREF _Toc112097302 \h211 8.2.3變時域滾動優(yōu)化求解...PAGEREF _Toc112097303 \h213 8.2.4仿真實驗與分析....PAGEREF _Toc112097304 \h218 8.3基于傅里葉神經算子的溫度場GPU加速與自適應重采樣隨機搜索算法....PAGEREF _Toc112097305 \h223 8.3.1基于自適應重采樣的隨機搜索算法....PAGEREF _Toc112097306 \h223 8.3.2 Fourier neural operator.PAGEREF _Toc112097307 \h227 8.3.3基于傅里葉神經算子的溫度場GPU加速....PAGEREF _Toc112097308 \h230 8.3.4基于傅里葉神經算子的溫度場加速的自適應重采樣隨機搜索算法實驗....PAGEREF _Toc112097309 \h238 第9章總結與展望....PAGEREF _Toc112097310 \h242