Preview

Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie

Advanced search

Structure Synthesis of Twin-Roll Strip Casting Thermal Mode Predictive Control System

https://doi.org/10.17587/mau.18.415-422

Abstract

Thermal mode strip casting control is challenging at the present because twin-roll strip casting is characterized by the large time delay and high dynamics with low inertances. Nonlinearity and complexity of the thermal mode mathematical model, distribution and hard limitation of technological parameters are also the technology specific features and all it has a negative impact on fhe control and stability of fhe casting process. Famous control systems don'f fully allow ensure fhe implementation of given problems and need fo be revised. Thermal mode control system development is fhe complex problem fo date. Solution of this problem requires fo use special systems based on fhe new control principles. Structural synthesis of model-based predictive control sys-fems is creafed in fhis work. Disfincfive feafures of fhe proposed sfrucfure confrol scheme are fhe command module applicafion and ifs inferacfion wifh fhe moniforing and model seffing modules, providing real-fime opfimizafion performance and checking used models conformity with fhe real casting conditions. The proposed control system allows fo coordinate fhe casting and rolling processes temperature and speed modes. This system provides for fhe implementation of controlled rolling technology af fwin-roll strip casting unit by obtaining fhe required mass-average temperature of fhe strip before rolling in dynamic modes of operation. On fhe basis of simulafion resulfs if was concluded fhaf fhe proposed model-based predicfive confrol sysfem provides fransienf process sfabilify and safisfacfory femperafure confrol accuracy wifh confrollable and unconfrollable exfernal influences and sig-nificanf time delay caused by fhe strip movement from fhe casting mold fo fhe hof-rolling stand.

About the Authors

S. M. Andreev
Nosov Magnitogorsk State Technical University
Russian Federation


M. S. Galdin
Nosov Magnitogorsk State Technical University
Russian Federation


References

1. Смирнов А. Н., Сафонов В. М., Дорохова Л. В., Цупрун А. Ю. Металлургические мини-заводы. Донецк: Норд-Пресс, 2005. 469 с.

2. Killmore C. R., Creely H., Phillips A., Kaul H. Development of ultra thin cast strip products by the Castrip process // Materials forum. 2008. Vol. 32. P. 13-28.

3. Zughbi H., Mahapatra R. Comparison of Castrip energy consumption and greenhouse gas emis-sions with conventional strip production technologies // Interoffice report of Castrip LLC, Sept. 2008.

4. Ткаченко В. Н. Математическое моделирование, идентификация и управление технологическими процессами тепловой обработки материалов. Т.13. Сер. "Задачи и методы: математика, механика, кибернетика". Киев: Наукова думка, 2008. 244 с.

5. Коновалов Ю. В. Справочник прокатчика. Справочное издание в 2-х книгах. Кн. 1. Производство горячекатаных листов и полос. М.: Теплотехник, 2008. 640 с.

6. Ротач В. Я. Теория автоматического управления: Учеб. для вузов. М.: Издательский дом МЭИ, 2008. 396 с.

7. Гурецкий Х. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием: Пер. с польского. М.: Машиностроение, 1974. 328 с.

8. Денисенко В. ПИД-регуляторы: принципы построения и модификации // Современные технологии автоматизации. 2007. № 1. С. 78-88.

9. Галдин М. С. Математическая модель теплового режима валковой разливки стали / М. С. Галдин, С. М. Андреев // Мехатроника, автоматизация, управление. 2014. № 10. С. 34-41.

10. Ганьжин В., Киселев Ю. Технология XXI века. Перспективы России // Национальная металлургия. 2003. Янв. - февр. С. 77-86.

11. Протасов А. В., Сивак Б. А. Электрометаллургические мини-заводы. М.: Триада Импресо, 2012. 500 с.

12. Бровман М. Я., Николаев В. А., Полухин В. П., Нижник Н. В. Технологические особенности формирования полосы в валковых литейно-прокатных агрегатах // Прогрессивные технологии в металлургии стали: XXI век: Тр. 3-й междунар. науч.-техн. конф. Донецк: ДонНТУ, 2007. С. 289-294.

13. Николаев В. А. Исследование процесса бесслитковой прокатки стальной полосы с целью определения эффективных технологических и конструктивных параметров: дис. канд. техн. наук. М., 2008. 193 с.

14. Блэйде У., Махапатра Р. Б., Шличтинг М. Способ и устройство для регулирования скачка температуры в литой полосе. Патент России № 2557379. 2015. Бюл. № 20.

15. Этцельсдорфер К., Хоенбихлер Г., Химани К., Хубмер Г. Ф., Ауцингер Д. Способ непрерывного литья. Патент России № 2301129. 2007. Бюл. № 17.

16. Hannes Schulze Horn, Jurgen Adamy. Intelligent computerized control system. Патент США № 6085183. 2000.

17. Werner Kuttner, Friedemann Schmid, Hannes Schulze Horn, Kurt Hohendahl, Thomas Berger, Immo Domnig. Continuous casting and rolling system including control system. Патент США № 6044895. 2000.

18. Кулаков С. М., Бондарь Н. Ф., Трофимов В. Б. Типология функциональных структур систем управления с прогнозированием // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2005. № 6. С. 54-60.

19. Буков В. Н. Адаптивные прогнозирующие системы управления полетом. М.: Наука, 1987. 232 с.

20. Киселев С. Ф., Мышляев Л. П., Соловьев В. И. и др. Об испытаниях и настройке алгоритмов управления промышленными объектами // Автоматическое управление в АСУ ТП. М.: Энергоатомиздат. 1987. С. 28-31.

21. Авдеев В. П., Кустов Б. А., Мышляев Л. П. Производственно-исследовательские системы с многовариантной структурой. Новокузнецк: Кузбасс ФИАР, 1992. 188 с.

22. Перельман И. И. Оперативная идентификация объектов управления. М.: Энергоиздат, 1982. 272 с.

23. Ding Bao-Cang. Modern predictive control. Boca Raton: CRC Press/Taylor & Francis, 2010.

24. Казаринов Л. С., Парсункин Б. Н., Литвинова А. Е., Литвинов С. А. Распределенное прогнозирующее управление технологическим процессом в металлургии // Автоматизация в промышленности. 2013. № 2. С. 54-59.

25. Kouvaritakis B., Cannon M. Model Predictive Control. Switzerland: Springer International Publishing, 2016. 377 p.

26. Прохоренков А. М., Качала Н. М. Построение прогнозирующих моделей систем управления теплоэнергетическими объектами // Вестник Мурманского государственного технического университета. 2011. Т. 14, № 3. С. 546-551.

27. Mayne D. Q., Rawlings J. B., Rao C. V., Scokaert P. O. M. Constrained model predictive control: Stability and optimality // Automatica. 2000. Vol. 36. P. 789-814.

28. Joe Qin S., Badgwell T. A. A survey of industrial model predictive control technology // Control Engineering Practice. 2003. N. 11. P. 733-764.

29. Восканьянц А. А. Автоматизированное управление процессами прокатки. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. 85 с.

30. Данилин А. И. Методы оптимизации [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие. Самара: Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т), 2011.

31. Галдин М. С., Андреев С. М. Исследование теплового режима разливки непрерывнолитых полос по математической модели процесса на валковом литейно-прокатном агрегате // Вестник Иркутского государственного технического университета. Иркутск: ГОУ ВПО "ИРГУ". 2013. № 2. С. 52-57.


Review

For citations:


Andreev S.M., Galdin M.S. Structure Synthesis of Twin-Roll Strip Casting Thermal Mode Predictive Control System. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2017;18(6):415-422. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.18.415-422

Views: 619


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)