一种铜圆盘浇铸控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种铜圆盘浇铸控制方法，包括根据预设铜液流量出流模型，运用智能算法，优化浇铸包的正向浇铸运动曲线，并根据优化后的正向浇铸运动曲线控制浇铸包的正向浇铸运动；运用无模型自适应控制方法和迭代学习控制原理，控制浇铸包的反向回包运动。本发明专利技术将浇铸子过程整合为“正向浇铸”与“反向回包”两个阶段，在正向浇铸阶段优化浇铸包的正向浇铸运动曲线。缩短浇铸时间，提高浇铸生产的效率。在浇铸包反向回包时，通过闭环PD型迭代学习控制器，控制浇铸包的反向回包运动，使浇铸包沿迭代轴不断重复调整，达到浇铸终点重量指标，提高了浇铸过程的抗扰动性，提高了浇铸系统的动态性能与稳态性能。

A copper disc casting control method and device

The embodiment of the invention provides a copper disc casting control method, which includes optimizing the forward casting motion curve of the casting ladle according to the preset copper liquid flow outflow model, applying intelligent algorithm, and controlling the forward casting motion of the casting ladle according to the optimized forward casting motion curve; applying the model-free adaptive control method and overlapping method. The principle of learning control is used to control the reverse backing movement of casting ladle. The present invention integrates the casting sub-process into two stages of \forward casting\ and \reverse backpacking\, and optimizes the forward casting motion curve of the casting ladle in the forward casting stage. Shorten casting time and improve casting efficiency. The closed-loop PD-type iterative learning controller is used to control the reverse backpacking movement of the casting ladle, which makes the casting ladle adjust repeatedly along the iterative axis to reach the weight index of the casting end point, improves the anti-disturbance of the casting process, and improves the dynamic and steady-state performance of the casting system.

【技术实现步骤摘要】
一种铜圆盘浇铸控制方法及装置
本专利技术涉及定量浇铸
，更具体的，涉及一种铜圆盘浇铸控制方法及装置。
技术介绍
浇铸包是圆盘浇铸机实现定量浇铸高温铜水的关键设备，其浇铸的铜阳极板质量直接影响后续铜电解环节的产铜效率，直接关系到电能的消耗。浇铸包系统由伺服电机、传动设备和包体三个部分组成，通过设置伺服电机运动曲线可使浇铸包包体按照浇铸运动曲线对母模进行铜液浇铸，达到定量浇铸高温铜液与无铜液飞溅等安全浇铸的目的，因此浇铸包浇铸曲线直接决定定量浇铸铜阳极板的质量。现今国内外主要通过现场经验、数值模拟以及浇铸包模型求解等方法得到最佳浇铸曲线。由于现场存在浇铸后期部分铜液凝结及铜液反馈值波动等干扰的影响，使得通过直接设置浇铸包运动曲线的开环设置方法存在一定的终点重量的偏差，故需要提供一种闭环控制方法，提高单次浇铸的质量并满足工业生产的安全要求，且具有一定的鲁棒性。现有的浇铸包控制技术主要是经典PID控制方法与人工智能控制方法。圆盘浇铸机浇铸包在实现定量浇铸的过程中，其定量浇铸曲线能反映浇铸包动态运行状况，合适的浇铸曲线能满足铜阳极板定量浇铸及无飞边、飞溅等工艺要求。但现场环境恶劣，且浇铸过程中扰动较大，而只通过设定曲线驱动浇铸包实现浇铸这一过程属于开环控制，抗扰动性能较差，甚至会产生浇铸终点质量不满足要求的情况。CN105945270A公开了一种定量浇铸曲线的获取方法及装置。该专利提出了一种最优定量浇铸曲线的获得方法。通过结合浇铸工具的物理结构和浇铸过程铜水流动的有限元模型，利用Fluent软件对其进行数值模拟计算，迭代调整浇铸曲线以满足浇铸终点质量要求及工艺要求。该专利从仿真的角度模拟浇铸包运动过程，通过浇铸效果修正浇铸曲线，克服了现场调节浇铸曲线劳动大、环境恶劣的影响，具有一定的参考性。但该专利使用的有限元软件计算成本大、输入固定，而且获得的浇铸曲线从本质上仍为经验曲线，抗扰动性能差，且无法在工业现场实时调节。CN106180667A公开了一种阳极板定量浇铸的方法，该专利提出了一种借助非接触式测距装置监测阳极板厚度来控制浇铸的方法。在浇铸位置的正上方区域安装非接触式测距装置，以实时监测浇铸过程中模具内铜水液位高度，当铜水液位高度达到预设值时，回收浇铸包停止浇铸。该专利使用了高精度的非接触式测距装置，克服称重传感器较大误差的影响，通过改变硬件的方式减小了测量误差。该专利虽然通过改变测量装置减小了测量误差，使得浇铸包根据最优浇铸曲线运动得到的铜水质量更为稳定，但现场仍然存在参数不确定性与随机扰动等因素的影响，抗扰动性能仍旧不强。CN105499549A公开了一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统及控制方法，该专利提出了一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统及控制方法。利用PLC控制器采集浇铸包重量信息并生成控制信号，使浇铸速度跟随设定的轨迹。该专利技术对浇铸曲线各个运动阶段做了定性分析，并从硬件开发角度对圆盘浇铸机控制系统的控制过程进行了分析，设计的控制系统内部结构简单，维修容易，极大提高了系统的使用效果和产品的浇铸品质。该专利技术没有从内部机理的角度剖析浇铸曲线形成的过程，且其本质上也为定量浇铸曲线的设定问题，没有形成闭环回路，抗扰动性能不强。现有的浇铸包控制技术主要是经典PID控制方法与人工智能控制方法。但现有的浇铸包控制技术没有考虑浇铸现场存在的参数不确定性与随机扰动等因素的影响，抗扰动性能欠佳。
技术实现思路
本专利技术为解决传统浇铸控制方法的上述缺陷，提供一种铜圆盘浇铸控制方法及系统。一方面，本专利技术提供一种铜圆盘浇铸控制方法，包括:根据预设铜液流量出流模型，运用智能算法，优化浇铸包的正向浇铸运动曲线，并根据优化后的所述正向浇铸运动曲线控制浇铸包的正向浇铸运动；运用无模型自适应控制方法，控制浇铸包的反向回包运动阶段铜液浇铸的重量。其中，所述通过智能算法，优化浇铸包的正向浇铸运动曲线具体包括：基于所述铜液流量出流模型，以浇铸时间为优化目标，以浇铸过程中铜液不能冲出母模为约束条件，建立单目标优化模型，进行参数寻优；获取优化的正向浇铸运动曲线。其中，所述通过闭环PD型迭代学习控制器，控制浇铸包的反向回包运动具体包括：建立闭环PD型迭代学习控制律模型：式中，uk(t)为控制量，即浇铸包电机转动速度给定量，下标k表示迭代次数，t为本次迭代的时刻，ek(t)为系统的跟踪误差：其中，ek(t)的表达式为：ek(t)＝yk(t)-yd(t)yk(t)为本次迭代当前时刻的输出重量值，yd(t)为期望浇铸曲线当前时刻的浇铸重量。其中，本次迭代当前时刻的控制量由上次迭代对应时刻的控制量与本次迭代采集的误差信号确定，将所述控制量输入到伺服系统，控制浇铸包进行对应的回包操作。其中，所述方法还包括，运用模糊控制原理对所述PD型迭代学习控制器的参数进行在线修正，闭环PD型迭代学习控制器根据修正后的参数控制浇铸包的反向回包运动。另一方面，本专利技术提供一种铜圆盘浇铸控制装置，包括：正向浇铸模块，用于根据预设铜液流量出流模型，运用智能算法，优化浇铸包的正向浇铸运动曲线，并根据优化后的所述正向浇铸运动曲线控制浇铸包的正向浇铸运动。反向回包模块，用于通过闭环PD型迭代学习控制器，运用迭代学习控制原理，控制浇铸包的反向回包运动。其中，所述正向浇铸模块具体用于：基于所述铜液流量出流模型，以浇铸时间为优化目标，以浇铸过程中铜液不能冲出母模为约束条件，建立单目标优化模型，进行参数寻优；获取优化的正向浇铸运动曲线。其中，所述装置还包括参数修正模块，用于运用模糊控制原理对所述PD型迭代学习控制器的参数进行在线修正，闭环PD型迭代学习控制器根据修正后的参数控制浇铸包的反向回包运动。第三方面，本专利技术提供一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行上述方法。第四方面，本专利技术提供一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述方法。本专利技术提供的铜圆盘浇铸控制方法及系统，将浇铸子过程整合为“正向浇铸”与“反向回包”两个阶段，在正向浇铸阶段，通过智能算法，优化浇铸包的正向浇铸运动曲线。缩短浇铸时间，提高浇铸生产的效率。在浇铸包反向回包时，针对浇铸过程中存在的外界干扰，通过闭环PD型迭代学习控制器，控制浇铸包的反向回包运动，使浇铸包沿迭代轴不断重复调整，达到浇铸终点重量指标，提高了浇铸过程的抗扰动性，提高了浇铸系统的稳定性。附图说明图1为根据本专利技术实施例提供的铜圆盘浇铸控制方法的流程框图；图2为根据本专利技术实施例提供的正向浇铸运动曲线的优化流程示意图；图3为根据本专利技术实施例提供的模糊闭环PD型迭代学习控制系统的结构示意图；图4为根据本专利技术实施例提供的铜圆盘浇铸控制装置的结构框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一模块实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜圆盘浇铸控制方法，其特征在于，包括:根据预设浇铸包铜液流量出流模型，运用智能算法，优化浇铸包的正向浇铸运动曲线，并根据优化后的所述正向浇铸运动曲线控制浇铸包的正向浇铸运动；运用无模型自适应控制方法，控制浇铸包的反向回包运动阶段铜液浇铸的重量。

【技术特征摘要】
1.一种铜圆盘浇铸控制方法，其特征在于，包括:根据预设浇铸包铜液流量出流模型，运用智能算法，优化浇铸包的正向浇铸运动曲线，并根据优化后的所述正向浇铸运动曲线控制浇铸包的正向浇铸运动；运用无模型自适应控制方法，控制浇铸包的反向回包运动阶段铜液浇铸的重量。2.根据权利要求1所述的铜圆盘浇铸控制方法，其特征在于，所述通过智能算法，优化浇铸包的正向浇铸运动曲线具体包括：基于所述铜液流量出流模型，以浇铸时间为优化目标，以浇铸过程中铜液不能冲出母模为约束条件，建立单目标优化模型，进行参数寻优，获取优化后的正向浇铸运动曲线。3.根据权利要求1所述的铜圆盘浇铸控制方法，其特征在于，所述运用无模型自适应控制方法和迭代学习控制原理，控制浇铸包的反向回包运动具体包括：建立闭环PD型迭代学习控制律模型：式中，uk(t)为控制量，即浇铸包电机转动速度给定量，下标k表示迭代次数，t为本次迭代的时刻，ek(t)为系统的跟踪误差：其中，ek(t)的表达式为：ek(t)＝yk(t)-yd(t)式中，yk(t)为本次迭代当前时刻的输出重量值，yd(t)为期望浇铸曲线当前时刻的浇铸重量。其中，本次迭代当前时刻的控制量由上次迭代对应时刻的控制量与本次迭代采集的误差信号确定，将所述控制量输入到伺服系统，控制浇铸包进行对应的回包操作。4.根据权利要求3所述的铜圆盘浇铸控制方法，其特征在于，所述方法还包括：运用模...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋朝辉，沈宇航，刘金狮，桂卫华，阳春华，谢永芳，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43