Автоматизированное энергосберегающее нейроуправление температурным режимом агрегата непрерывного горячего цинкования

• Автор: Головко, Никита Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИКОИНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ АГРЕГАТА НЕПРЕРЫВНОГО ГОРЯЧЕГО ЦИНКОВАНИЯ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА
1.1. Технологические особенности процесса термохимического отжига, совмещенного с горячим цинкованием на АНГЦ в условиях цеха покрытий ОАО ММК
1.2. Характеристика процесса термохимической обработки, совмещенной с горячим цинкованием
1.3. Характеристика системы автоматического управления процессом термохимической обработки

1.4. Характеристика АНГЦ, функционирующего в условиях

ОАО ММК

1.5. Обоснование требований к системе управления тепловым режимом печи АНГЦ.

1.6. Цели и задачи диссертационного исследования.

ГЛАВА 2. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ НАГРЕВА ПОЛОСЫ НА АГРЕГАТЕ АНГЦ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

2.1. Эмпирическая основа для имитационного моделирования нагрева полосы.

2.2. Обоснование структуры имитационной модели процесса непрерывного отжига, совмещенного с горячим цинкованием.
2.2.1. Обоснование технологии нейросетевого моделирования для процесса непрерывного горячего цинкования.
2.2.2. Обоснование выбора типа искусственной нейронной сети для задачи имитационного моделирования процесса нагрева полосы на АНГЦ
2.2.3. Описание методики обучения искусственной нейронной сети.
2.3. Методика синтеза имитационной модели процесса термохимического отжига на основе искусственных нейронных сетей
2.3.1. Описание принципа построения нейросетевой модели процесса нагрева.
2.3.2. Процесс обучения имитационной модели процесса нагрева на основе искусственной нейронной сети.
2.3.3. Исследование имитационной модели процесса нагрева на основе искусственных нейронных сетей.
2.4. Методика редукции и обучения искусственной нейронной сети для создания модели процесса нагрева
2.5. Выводы по главе
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ СТАБИЛИЗАЦИИ РЕЖИМА ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ОТЖИГА СОВМЕЩЕННОГО, С НЕПРЕРЫВНЫМ ГОРЯЧИМ ОЦИНКОВАНИЕМ
3.1. Требования к системе стабилизации режима термохимического отжига, совмещенного с непрерывным оцинкованием.
3.2. Структура искусственной нейронной сети для системы стабилизации режима термохимического отжига, совмещенного с непрерывным оцинкованием
3.3. Синтез системы поиска режима распределения температурных заданий по зонам участка нагрева
3.4. Результаты вычислительного эксперимента по испытанию системы поиска режима распределения температурных заданий по зонам участка нагрева.
3.5. Синтез стабилизирующего регулятора для поддержания температурных уставок в зонах нагрева.
3.6. Организация испытаний стабилизирующего контура управления с ИНСрегулятором на компьютеризированном стенде
3.7. Результаты испытания стабилизирующего контура управления с ИНСрегулятором
3.8. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО ОТЖИГА И ИНТЕГРАЦИЯ ЕЕ В СТРУКТУРУ АСУ ТП ПРОИЗВОДСТВА.
4.1. Требования к аппаратнопрограммному комплексу и его интеграция в систему управления процессом термохимического отжига.
4.2. Структура аппаратнопрограммного модуля для сбора и обработки технологических данных с участка нагрева протяжной печи.
4.3. Структура программного модуля для реализации и обучения нейросетевой модели для описания процесса нагрева полосы на участке нагрева протяжной печи.
4.4. Структура программноаппаратного модуля формирования и стабилизации температурных уставок регуляторов зон.
4.5. Оценка экономической эффективности внедрения системы управления процессом нагрева стальной полосы на участке нагрева протяжной печи АНГЦ.
4.6. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались и были одобрены на международных научных конференциях Создание и внедрение корпоративных информационных систем КИС на промышленных предприятиях Российской Федерации Магнитогорск, Всероссийском конкурсе инновационных проектов аспирантов и студентов Информационнотелекоммуникационные системы Москва, Применение ОСРВ X во встраиваемых системах СанктПетербург, Всероссийская зимняя школасеминар аспирантов и молодых ученых Уфа , i Ii i Анталия, Международная научнопрактическая конференция Творческое наследие Б. И. Китаева Екатеринбург, Новые технологии в металлургии Липецк Математическое и программное обеспечение в промышленной и социальных сферах Магнитогорск, Теория и практика тепловых процессов в металлургии Екатеринбург, Проблемы информатики и моделирования Харьков, . Публикации по теме диссертации. По материалам диссертации опубликованы три статьи в изданиях из Перечня ВАК. Зарегистрирована одна программа для ЭВМ в ВНТИЦ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав с описанием теоретических и экспериментальных исследований, общих выводов, списка использованных источников из наименования. Диссертация изложена на 9 станицах и включает рисунков, таблиц и 7 приложений. ГЛАВА 1. Металлургическая промышленность является одной из основополагающих отраслей, определяющих жизнеспособность экономики страны. На современном этапе развития промышленности одним из главных требований, предъявляемых к выпускаемой продукции с целью повышения конкурентоспособности и спроса, является высокий уровень ее качества при минимальной себестоимости. Борьба с разрушительным воздействием окружающей среды одна из главных задач сферы качества. Основным средством защиты от коррозии изделий из стали является нанесение на их поверхность тонких пленок защитных покрытий. Практический опыт показывает, что особо жесткими условиями эксплуатации характеризуются нефтедобывающая отрасль, судостроение и морской флот, коксохимическая и нефтеперерабатывающая промышленность. В связи с этим представляет большой практический интерес использование в этих условиях эксплуатации защитных покрытий нового поколения. Принципиально защитные покрытия подразделяются на металлические и неметаллические. В состав неметаллических входят покрытия, производимые лакокрасочной промышленностью, в том числе полимерные и пластмассовые. Основной принцип защиты лакокрасочными покрытиями не допустить попадания влаги на поверхность металла. Другая группа покрытий металлические. Среди всего разнообразия защитных покрытий наибольшее распространение получили цинковые покрытия. Наряду с механической защитой цинковое покрытие образует с железом гальваническую пару, что препятствует преждевременной коррозии изделия . Процесс непрерывного горячего цинкования приводит к расширению возможностей по обработке сталей различных марок, улучшению механических свойств, штампуемости стали и устойчивости к коррозии. Процесс термической обработки стальной полосы осуществляется в печи башенного типа, имеющей отделения радиационного нагрева и температурной выдержки. Процесс термического отжига стали регламентирован в зависимости от марки и назначения полосы. Он подразделяется на пять групп 1 общее назначение, холодное профилирование, под покраску 2 для нормальной, глубокой, весьма глубокой и сложной вытяжки 3 для особо сложной вытяжки 4 для весьма особо сложной вытяжки 5 высокопрочная сталь. Температура металла варьируется от 0 до 0 С. Рис. Схема технологических зон агрегата и температурное задание в зонах а температурная программа отжига для полос различных марок стали б схема расположения зон и участков протяжной печи В рабочем пространстве агрегата поддерживается давление кгм2 защитного газа, представляющего смесь 5 Я2 и уравновешенного азотом. Защитный газ подается в печь с использованием специальной системы управления, способной дополнительно контролировать состав атмосферы и особенно точку росы 8,. Для контроля за температурным состоянием полосы на АНГЦ используются четыре оптических радиационных пирометра 5, установленные на выходе каждого технологического участка рис.