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推钢式加热炉过程控制系统的设计与应用

作　者: 高江东
导　师: 陈雪波; 于政军
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 推钢式加热炉 控制模型 面向对象方法 用例驱动 过程仿真
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 31次
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内容摘要


钢坯加热是轧钢生产过程中重要的工艺环节，对产品的质量、能源消耗和生产设备安全等多项生产过程的重要指标有着直接的影响。加热炉内不仅有大量的复杂的化学过程、热传导和空气流动等物理过程，而且还要从加热炉的前置和后置设备的整体考虑。因此，建立先进实用的加热炉过程控制系统，有着重要的实际生产意义。主要研究内容具体包括：1.建立了基于状态空间的钢坯温度预报数学模型，解决了加热炉生产过程中钢坯温度难以测量的困难，为加热炉优化控制设定提供了重要基础。2.论述了面向对象方法和过程控制系统涉及的相关理论和技术，并提出用例驱动的面向对象过程控制系统设计方法。3.在对面向对象生产过程特征分析的基础上，进行了控制需求用例模型建模、控制需求对象模型建模、控制实现对象模型建模的研究工作。为面向对象的推钢式加热炉过程控制系统设计奠定了基础。4.完成上述工作后，搭建了推钢式加热炉过程控制测试的外部仿真环境，对加热炉过程控制系统进行了测试与实现工作，测试结果表明，该系统能够满足对加热炉过程控制的需求，可以应用在实际的生产过程。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
1. 绪论  9-15
  1.1 课题背景及意义  9
  1.2 推钢式加热炉的过程描述  9-11
  1.3 加热炉优化控制需求与控制难点  11
  1.4 加热炉过程控制优化策略  11-12
    1.4.1 贴近“最终用户”的控制需求分解  11-12
    1.4.2 利用开轧温度偏差进行温度补偿修正  12
    1.4.3 基于“智能融合理念”的系统离线学习  12
  1.5 加热炉加热控制系统国内外发展情况  12-14
    1.5.1 加热炉加热控制系统国外发展情况  12-13
    1.5.2 加热炉加热控制系统国内发展情况  13-14
  1.6 小结  14-15
2. 推钢式加热炉的钢坯温度预报数学模型  15-31
  2.1 加热炉传热过程描述  15-16
  2.2 状态空间钢温预报模型  16-27
    2.2.1 状态空间钢温预报模型的推导  16-25
    2.2.2 状态空间钢坯温度预报模型的参数选择  25-26
    2.2.3 状态空间钢坯温度预报模型的计算流程  26-27
  2.3 钢坯温度预报模型的参数辨识  27-30
  2.4 小结  30-31
3. 面向对象的二级过程控制系统设计方法  31-45
  3.1 面向对象方法与 UML 简介  31
  3.2 基于用例驱动的面向对象钢坯加热过程控制系统建模  31-35
    3.2.1 控制过程状态监视系统的用例定义  32-33
    3.2.2 控制过程状态优化系统的用例定义  33-34
    3.2.3 人机交互系统用例定义  34-35
  3.3 服务器端系统用例说明  35
  3.4 基于（控制）对象类的系统用例实现  35-43
    3.4.1 用例实现描述方式说明  35-36
    3.4.2 过程状态监视系统用例实现描述  36-39
    3.4.3 过程状态优化系统用例实现描述  39-41
    3.4.4 人机交互系统用例实现  41-43
  3.5 小结  43-45
4. 推钢式加热炉过程控制系统测试  45-55
  4.1 推钢式加热炉过程控制测试外部仿真环境设计原则  45
  4.2 过程状态监视系统的外部环境仿真  45-46
    4.2.1 轧钢控制系统的仿真  45-46
    4.2.2 炉体基础控制系统的仿真  46
  4.3 过程状态优化系统的外部环境仿真  46-47
    4.3.1 轧钢控制系统仿真  46-47
    4.3.2 炉体基础控制系统仿真  47
  4.4 基于过程仿真的优化过程控制系统测试  47-52
    4.4.1 炉内钢坯的过程状态跟踪与提示  47-48
    4.4.2 加热炉当前最佳炉温预测与提示  48-50
    4.4.3 查询钢坯加热过程详细信息  50-52
  4.5 加热炉优化过程控制系统测试结果  52-53
  4.6 小结  53-55
5. 加热炉过程控制系统的现场应用  55-59
  5.1 系统配置介绍  55
  5.2 系统服务器  55-58
    5.2.1 加热过程控制系统程序  55-56
    5.2.2 WINCC_OPCServer  56-57
    5.2.3 数据库  57-58
  5.3 人机接口（HMI）  58
  5.4 系统现场调试结果  58-59
6. 结论  59-61
参考文献  61-62
附录 服务器端系统用例说明  62-73
致谢  73-75
作者简介  75-76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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