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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
特种钢的需求量日益增长，生产规模不断扩大，生产工艺的进步使连续式加热炉逐步取代均热炉，在特钢热轧生产线上占据主导地位。加热炉是高能耗高污染设备，生产过程的自动控制水平对加热炉的能耗、污染物排放以及对钢坯的加热质量都有直接影响。相对于普钢，特钢生产具有批量小、品种多、加热工艺差别大等特点，使加热炉负荷调整频繁，过渡过程多，生产效率偏低，生产的连续性受到制约。蓄热式技术的应用有利于加热炉的节能和环保，但换向机构增加了加热炉的复杂性。因此，开展特钢蓄热式加热炉生产过程自动控制方法的研究，对于提高加热炉生产效率和钢坯加热质量、降低能耗、减少排放有重要的现实意义。加热炉是一种典型的复杂工业系统，具有大惯性、纯滞后、多变量、强耦合、时变、非线性、外界扰动因素多等特点，此外炉内钢坯温度分布不能直接测量。尽管在燃烧过程建模、炉温控制和优化设定等方面已有较多研究，但仍不够成熟。目前绝大多数工业过程依旧采用的基于反馈的PID调节算法对于滞后性和惯性较大的加热过程常常得不到理想的控制效果，控制精度低、响应速度慢，难以适应加热炉多变的工况。对于炉温优化设定和生产调度优化等题目，由于目标函数参数较多，传统优化算法或人工方法在最优解确定方面都存在题目。本文基于分级控制的思想，对特钢蓄热式步进梁加热炉的炉温解耦控制、排烟控制、钢温分布模型的建立、动静态炉温优化设定以及炉群的生产调度优化进行了应用性研究。1. 基于预测控制算法实现排烟温度和炉膛温度解耦控制。分析了蓄热式燃烧过程中烧嘴强制排烟温度不仅与排烟量有关还与空气量和炉膛温度有关。因此在广义预测控制算法中，以后两个因素为前馈变量进行补偿，实现烟温的准确控制。针对多区段炉温控制，各个温控区之间存在复杂的强耦合关系，提出基于非对角CARIMA模型的多变量广义预测控制方法，给出了炉温解耦控制律的推导过程。利用RBF神经网络模型对空煤气管道调节阀组的非线性开度流量特性进行拟合，采用PSO算法求解神经网络逆模型，实现调节阀组流量的解耦控制。2. 提出了基于改进的免疫克隆算法实现炉温的稳态和动态优化设定。在总结了已有炉温模型的基础上提出了基于三弯矩法的炉温分布模型。基于传热学理论采用交替隐式差分方法建立了钢坯二维非稳态传热模型进行钢温分布预报。分别给出了以出炉钢温、能耗和加热过程参数等综合指标最小化的多目标优化题目描述，提出了一种改进的免疫克隆算法进行炉温优化设定搜索。该算法采用动态的偏心变异策略，使抗体在进化初期加快搜索速度，而在进化后期提高搜索精度，采用混沌机制产生新抗体以保持群体的多样性，有利于多峰值寻优。3. 针对特殊钢生产批量小、品种多，加热炉炉群排产调度的难度加大，人工调度方法影响轧制生产线效率的题目，提出了以钢坯最小滞留时间和最佳出炉间隔为目标的加热炉生产调度数学模型，综合免疫克隆算法的全局搜索和文化算法抽取知识加快搜索进程的优点，提出免疫文化算法进行离线搜索，生成优化的钢坯装出炉排产时间表，从而提高轧机的连续作业率，缩短钢坯多余的滞留时间和加热炉作业周期，减少能源消耗。4. 基于高内聚、低耦合的设计原则，采用分级控制思想，开发设计了特钢蓄热式步进梁加热炉自动控制系统。其中L0级和L1级构成闭环控制系统，实现加热炉的基础控制。利用OPC技术实现不同应用程序之间的通讯，使上位工控机监控软件与Matlab之间进行数据交换，由PLC系统采集现场数据和控制执行器动作，Matlab完成复杂控制算法计算。L2级和L3级分别由独立的计算机与L1级进行数据通讯，完成炉温优化设定和生产调度优化。 |
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发表于 2022-9-4 11:02:16
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