基于双目标轨迹的加热炉钢坯升温过程控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双目标轨迹的加热炉钢坯升温过程控制方法，包括如下步骤：S1：生成针对炉内位置的钢坯的芯部目标升温轨迹和表面目标升温轨迹；S2：跟踪钢坯实际温度；S3：根据炉段内钢坯的目标温度偏差计算炉段目标钢温偏差；S4：基于各炉段芯部目标钢温偏差和表面目标钢温偏差计算炉段最佳炉温。本发明专利技术能够兼顾保证烧钢质量和降低生产成本的双重控制目的，消除生产节奏频繁波动对钢坯加热过程控制效果的负面影响，实现钢坯升温过程的有效控制。控制。

【技术实现步骤摘要】
基于双目标轨迹的加热炉钢坯升温过程控制方法


[0001]本专利技术属于加热炉优化控制
，具体涉及一种基于双目标轨迹的加热炉钢坯升温过程控制方法。

技术介绍

[0002]目前，国内普遍使用的加热炉优化控制系统，多采用在一定约束条件下的钢坯升温过程作为跟踪钢坯温度偏差的目标升温轨迹。由于目标升温轨迹与生产节奏相关，因此需要假设约束条件是在一定时间内的生产节奏稳定，否则目标升温轨迹的参考意义存疑。
[0003]当系统采用钢坯芯部温度升温过程作为目标升温轨迹时，一般炉温变化与钢坯芯部温度之间具有较大的滞后特征。目前简单的解决方式是加大控制周期，使其超过系统滞后时间。但是，过程控制的目的之一是降低生产成本，过大的控制周期使得系统对生产节奏变化失去敏感性，难以满足节能目的。而且在生产过程中，钢坯通常处于移动状态，使得基于当前钢坯温度的炉温设定机制存在诸多不确定性，控制效果也难以满足设计要求。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于双目标轨迹的加热炉钢坯升温过程控制方法，能够兼顾保证烧钢质量和降低生产成本的双重控制目的，消除生产节奏频繁波动对钢坯加热过程控制效果的负面影响，实现钢坯升温过程的有效控制。
[0005]本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种基于双目标轨迹的加热炉钢坯升温过程控制方法，包括如下步骤：
[0007]S1：生成针对炉内位置的钢坯的芯部目标升温轨迹和表面目标升温轨迹；
[0008]S2：跟踪钢坯实际温度；
[0009]S3：根据炉段内钢坯的目标温度偏差计算炉段目标钢温偏差；
[0010]S4：基于各炉段芯部目标钢温偏差和表面目标钢温偏差计算炉段最佳炉温。
[0011]进一步的，步骤S1中用以生成钢坯芯部目标升温轨迹和表面目标升温轨迹的钢坯目标温度计算模型如下式所示：
[0012][0013]其中，T
max
为炉段的上限温度；T
min
为炉段的下限温度；a为炉温中值系数，a的取值范围在0～1之间；p为钢坯在炉段中的位置；T
aim
‑
env
(p)为当前位置钢坯的环境温度；f
env
为环境温度函数；L为炉段的长度；T
aim
(p)为当前位置钢坯目标温度；f
m
为通用温度场函数；T
aim
(p
‑
L/t
min
)为前一位置的钢坯目标温度；t
min
为最小加热时间。
[0014]进一步的，步骤S2中用以跟踪钢坯实际温度的跟踪模型如下式所示：
[0015][0016]其中，p为钢坯在炉段中的位置；T
env
(p)为当前位置钢坯的环境温度；T
furnace
为炉段的实际温度；L为炉段的长度；f
env
为环境温度函数；T
slab
(t+Δt,p)为下一时刻钢坯的温度场值；f
m
为通用温度场函数；T
slab
(t,p)为当前钢坯的温度场值；t为当前时刻，Δt为时间增量。
[0017]进一步的，步骤S3中炉段目标钢温偏差的计算模型如下式所示：
[0018][0019]其中，p钢坯在炉段中的位置；T
slab
‑
diff
(t,p)为当前位置钢坯的温度偏差，T
slab
(t,p)为当前钢坯的温度场值；T
aim
‑
env
(p)为当前位置钢坯的环境温度；T
m
(q)为q炉段钢坯目标温度偏差代数和；L
up
为q炉段长度L的上限；L
low
为q炉段长度L的下限；T
d
(q)为q炉段钢坯目标温度偏差权值代数和，T
furnace
‑
diff
(q)为q炉段加权的目标钢温偏差。
[0020]进一步的，步骤S4中炉段最佳炉温的计算算法如下式所示：
[0021][0022]其中，T
furnace
‑
diff
(q)为q炉段加权的目标钢温偏差；T
C
‑
diff
(q)为q炉段加权平均的芯部目标钢温偏差；T
s
‑
diff
(q)为q炉段加权平均的表面钢温偏差；T
up
(q)为q炉段允许的芯部钢温偏差的上限；T
low
(q)为q炉段允许的芯部钢温偏差的下限；G1(.)和G2(.)为钢温偏差到炉温增量的映射函数；Cycle
control
为炉温设定的控制周期；T
setup
为炉温设定值；Cycle
long
和Cycle
short
分别为炉温设定控制长周期和短周期。
[0023]进一步的，炉温设定控制长周期Cycle
long
取值为15分钟；炉温设定控制短周期Cycle
short
取值为1分钟。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术采用基于位置的钢坯芯部温度和钢坯表面温度升温过程的双目标升温轨
迹生成方法，能够兼顾保证烧钢质量和降低生产成本的双重控制目的：芯部目标升温轨迹能够确保烧钢质量得到保证，表面目标升温轨迹能够平衡炉温变化与钢坯芯部温度之间的较大滞后，避免采用过大的控制周期而导致的生产成本增加；
[0026]采用基于钢坯目标温差的各炉段目标钢温偏差计算方法，最大限度地消除了模型偏差对炉温设定合理性的影响，实现钢坯温度偏差与炉温直接关联，达到有效控制钢坯升温过程的控制目的。
[0027]基于各炉段芯部目标钢温偏差和表面目标钢温偏差的最佳炉温设定机制，能够消除生产节奏频繁波动对加热炉生产过程的负面影响，尤其是对表面钢温偏差和芯部钢温偏差的自动切换，能够有效地解决长时间非计划停炉造成的过烧问题。
具体实施方式
[0028]下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，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。
[0029]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0030]实施例1
[0031]基于双目标轨迹的加热炉钢坯升温过程控制方法，具体采用如下步骤：
[0032]1、依据钢坯加热制度，包括炉段温度上下限和加热时间，使用钢坯目标温度计算模型生成针对某品种、某规格钢坯的芯部目标升温轨迹和表面目标升温轨迹。钢坯目标温度计算模型如式(1
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双目标轨迹的加热炉钢坯升温过程控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：生成针对炉内位置的钢坯的芯部目标升温轨迹和表面目标升温轨迹；S2：跟踪钢坯实际温度；S3：根据炉段内钢坯的目标温度偏差计算炉段目标钢温偏差；S4：基于各炉段芯部目标钢温偏差和表面目标钢温偏差计算炉段最佳炉温。2.根据权利要求1所述的基于双目标轨迹的加热炉钢坯升温过程控制方法，其特征在于，步骤S1中用以生成钢坯芯部目标升温轨迹和表面目标升温轨迹的钢坯目标温度计算模型如下式所示：其中，T
max
为炉段的上限温度；T
min
为炉段的下限温度；a为炉温中值系数，a的取值范围在0～1之间；p为钢坯在炉段中的位置；T
aim
‑
env
(p)为当前位置钢坯的环境温度；f
env
为环境温度函数；L为炉段的长度；T
aim
(p)为当前位置钢坯目标温度；f
m
为通用温度场函数；T
aim
(p
‑
L/t
min
)为前一位置的钢坯目标温度；t
min
为最小加热时间。3.根据权利要求2所述的基于双目标轨迹的加热炉钢坯升温过程控制方法，其特征在于，步骤S2中用以跟踪钢坯实际温度的跟踪模型如下式所示：其中，p为钢坯在炉段中的位置；T
env
(p)为当前位置钢坯的环境温度；T
furnace
为炉段的实际温度；L为炉段的长度；f
env
为环境温度函数；T
slab
(t+Δt,p)为下一时刻钢坯的温度场值；f
m
为通用温度场函数；T
slab
(t,p)为当前钢坯的温度场值；t为当前时刻，Δt为时间增量。4.根据权利要求3所述的基于双目标轨迹的加热炉钢坯升温过程控制方法，其特征在于，步骤S3中炉段目标钢温偏差的计算模型如下式所示：其中，p钢坯在炉段中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：于政军，王广胜，陈雪波，
申请(专利权)人：大连新瑞晨自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：