本书主要介绍冷连轧过程数据驱动的高精度数字孪生模型，系统介绍基于数据感知的酸洗拉矫智能控制、数据驱动的轧制过程数字孪生模型、轧制规程多目标优化与自适应控制、冷轧板形与边部减薄建模及协调控制、非稳态过程感知与厚度-张力协调优化、冷轧全流程速度全局协调优化等系列数字化关键技术及其工业化应用。 本书可供钢铁企业管理层和工程技术人员阅读，也可供冶金自动化技术的科研、设计、生产维护人员以及大专院校的自动化、计算机、机电专业师生参考。
孙杰，男，1984年9月出生，副教授，主要从事板带轧制自动化与智能化控制技术等方面的工作。主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金面上项目、国家智能制造装备发展专项课题等5项国家级项目，取得了数据和机理融合的轧制全流程板形控制、轧制过程力能与振动数学模型、连轧非稳态过程感知与多机架协调优化等多项成果。作为主要执行人开发了具有自主知识产权的板带轧制自动控制系统，完成了30余条冷热轧轧制生产线控制系统的研发与调试项目，包括国内首套完全自主研发的酸洗冷连轧控制系统，厚度、板形精度与控制系统运行稳定性等关键指标达到了国际先进水平，获得了良好的经济社会效益。发表论文50余篇，其中以第一作者通讯作者在APM、IJMS、JMPT、ASOC等期刊发表SCI检索论文16篇，授权发明专利17项、软件著作权4项，副主编专著教材2部。入选辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才。,1,1,1,张殿华，教授，博士生导师，轧制技术及连轧自动化国家重点实验室副主任。开发的具有自主知识产权的热连轧、冷连轧和中厚板等轧制全流程自动控制系统，形成了较为完整的板带材轧制理论及工艺技术体系，在国内百余条生产线得到成功应用。主持“扁平材全流程智能化制备关键技术”“基于大规模数据驱动的轧钢过程故障诊断及自愈控制”等国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目10余项。发表论文120余篇,获专利8项。获国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步奖2项、冶金科技奖1项。
第1章绪论....PAGEREF _Toc111801505 \h9 第2章基于数据感知的酸洗拉矫智能控制...PAGEREF _Toc111801506 \h10 2.1酸液系统概述....PAGEREF _Toc111801507 \h10 2.1.1 酸液温度对酸洗效率的影响....PAGEREF _Toc111801508 \h13 2.1.2 酸液浓度对酸洗效率的影响....PAGEREF _Toc111801509 \h13 2.1.3酸液流量对酸洗效率的影响....PAGEREF _Toc111801510 \h14 2.2酸液系统优化控制策略...PAGEREF _Toc111801511 \h14 2.2.1 酸液系统常规控制方法...PAGEREF _Toc111801512 \h15 2.2.2 基于案例推理的酸液优化控制策略....PAGEREF _Toc111801513 \h16 2.2.3 应用效果....PAGEREF _Toc111801514 \h21 2.3小结....PAGEREF _Toc111801515 \h22 第3章数据驱动的轧制过程数字孪生模型...PAGEREF _Toc111801516 \h24 3.1冷轧变形区的微单元模型....PAGEREF _Toc111801517 \h24 3.1.1微单元的划分及几何参数计算...PAGEREF _Toc111801518 \h25 3.1.2微单元的受力分析及计算....PAGEREF _Toc111801519 \h27 3.1.3边界条件的求解....PAGEREF _Toc111801520 \h29 3.1.4前滑值的计算....PAGEREF _Toc111801521 \h29 3.2变形抗力与摩擦系数模型....PAGEREF _Toc111801522 \h31 3.2.1变形抗力模型....PAGEREF _Toc111801523 \h31 3.2.2摩擦系数模型....PAGEREF _Toc111801524 \h32 3.3轧制力模型与迭代算法...PAGEREF _Toc111801525 \h33 3.3.1轧制力模型....PAGEREF _Toc111801526 \h33 3.3.2轧制力和轧辊压扁半径的解耦算法....PAGEREF _Toc111801527 \h34 3.3.3实例计算与分析....PAGEREF _Toc111801528 \h36 3.4轧制力矩和电机功率模型....PAGEREF _Toc111801529 \h38 3.4.1轧制力矩模型....PAGEREF _Toc111801530 \h38 3.4.2电机功率模型....PAGEREF _Toc111801531 \h39 3.4.3电机机械功率损耗测试...PAGEREF _Toc111801532 \h39 3.5轧机弹跳与辊缝设定模型....PAGEREF _Toc111801533 \h40 3.5.1轧机弹跳模型结构....PAGEREF _Toc111801534 \h40 3.5.2轧机刚度系数测试....PAGEREF _Toc111801535 \h41 3.5.3辊缝设定模型....PAGEREF _Toc111801536 \h43 3.6弯辊力及轧辊横移模型...PAGEREF _Toc111801537 \h43 3.6.1弯辊力设定模型....PAGEREF _Toc111801538 \h43 3.6.2轧辊横移设定模型....PAGEREF _Toc111801539 \h44 3.7小结....PAGEREF _Toc111801540 \h44 第4章轧制规程多目标优化与自适应控制...PAGEREF _Toc111801541 \h45 4.1模型自适应的原理....PAGEREF _Toc111801542 \h45 4.1.1模型自适应算法....PAGEREF _Toc111801543 \h45 4.1.2模型自适应的类型....PAGEREF _Toc111801544 \h46 4.1.3模型自适应流程....PAGEREF _Toc111801545 \h47 4.2实测数据的计算与处理...PAGEREF _Toc111801546 \h48 4.2.1实测数据的测量与间接计算....PAGEREF _Toc111801547 \h49 4.2.2测量值可信度的计算....PAGEREF _Toc111801548 \h52 4.3基于指数平滑法的模型公式自适应....PAGEREF _Toc111801549 \h52 4.3.1轧制力模型自适应....PAGEREF _Toc111801550 \h53 4.3.2轧制功率模型自适应....PAGEREF _Toc111801551 \h54 4.3.3辊缝设定模型自适应....PAGEREF _Toc111801552 \h55 4.3.4前滑模型自适应....PAGEREF _Toc111801553 \h56 4.4轧制力模型参数的自适应....PAGEREF _Toc111801554 \h57 4.4.1模型参数自适应的方案设计....PAGEREF _Toc111801555 \h58 4.4.2模型自适应系数的寻优算法....PAGEREF _Toc111801556 \h60 4.4.3在线应用效果....PAGEREF _Toc111801557 \h60 4.5小结....PAGEREF _Toc111801558 \h61 第5章冷轧板形与边部减薄建模及协调控制....PAGEREF _Toc111801559 \h62 5.1基于主成分分析算法的板形调控功效计算....PAGEREF _Toc111801560 \h62 5.1.1主成分分析算法的数学模型....PAGEREF _Toc111801561 \h62 5.1.2基于主成分分析法的最小二乘回归建模....PAGEREF _Toc111801562 \h65 5.1.3主成分分析算法获取调控功效系数....PAGEREF _Toc111801563 \h68 5.2基于偏最小二乘算法的板形调控功效计算....PAGEREF _Toc111801564 \h69 5.2.1偏最小二乘回归原理....PAGEREF _Toc111801565 \h69 5.2.2偏最小二乘回归建模....PAGEREF _Toc111801566 \h70 5.2.3正交信号校正法改进的偏最小二乘算法....PAGEREF _Toc111801567 \h76 5.2.4基于OSC-PLS算法获取调控功效系数....PAGEREF _Toc111801568 \h78 5.3板形调控功效系数计算结果分析....PAGEREF _Toc111801569 \h80 5.3.1预测模型的性能评估....PAGEREF _Toc111801570 \h80 5.3.2板形调控功效系数计算结果....PAGEREF _Toc111801571 \h81 5.3.3板形调控功效系数精度的验证...PAGEREF _Toc111801572 \h82 5.3.4板形调控功效系数应用测试....PAGEREF _Toc111801573 \h84 5.4小结....PAGEREF _Toc111801574 \h88 第6章非稳态过程感知与厚度-张力协调优化....PAGEREF _Toc111801575 \h90 6.1引言....PAGEREF _Toc111801576 \h90 6.2冷连轧轧制全过程优化问题....PAGEREF _Toc111801577 \h90 6.3基于邻域优化的分布式模型预测控制策略....PAGEREF _Toc111801578 \h92 6.3.1系统模型....PAGEREF _Toc111801579 \h93 6.3.2预测模型....PAGEREF _Toc111801580 \h94 6.3.3滚动优化....PAGEREF _Toc111801581 \h95 6.3.4反馈校正....PAGEREF _Toc111801582 \h96 6.3.5控制策略仿真与分析....PAGEREF _Toc111801583 \h97 6.4基于纳什均衡的分布式模型预测控制策略....PAGEREF _Toc111801584 \h101 6.4.1冷连轧系统模型....PAGEREF _Toc111801585 \h102 6.4.2引入拉盖尔函数....PAGEREF _Toc111801586 \h102 6.4.3预测模型....PAGEREF _Toc111801587 \h103 6.4.4滚动优化....PAGEREF _Toc111801588 \h103 6.4.5反馈校正....PAGEREF _Toc111801589 \h104 6.4.6考虑纳什均衡的协调优化策略...PAGEREF _Toc111801590 \h104 6.4.7控制策略仿真与分析....PAGEREF _Toc111801591 \h106 6.5小结....PAGEREF _Toc111801592 \h112 第7章冷轧全流程速度全局协调优化....PAGEREF _Toc111801593 \h113 7.1速度运行特性分析....PAGEREF _Toc111801594 \h113 7.2带钢跟踪....PAGEREF _Toc111801595 \h118 7.2.1 跟踪分区....PAGEREF _Toc111801596 \h118 7.2.2 跟踪计算....PAGEREF _Toc111801597 \h119 7.3目标函数的建立....PAGEREF _Toc111801598 \h123 7.4基于修正Powell算法的求解....PAGEREF _Toc111801599 \h127 7.4.1 修正Powell算法...PAGEREF _Toc111801600 \h127 7.4.2 求解过程....PAGEREF _Toc111801601 \h130 7.5应用效果....PAGEREF _Toc111801602 \h131 7.6小结....PAGEREF _Toc111801603 \h133 参考文献 索引
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