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基于粒子群算法的连铸二冷优化方法研究

作　者: 姜园园
导　师: 纪振平
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 连铸凝固传热模型二冷优化非均匀变异粒子群算法
分类号: TF777
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 27次
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内容摘要

连铸过程中的二冷配水控制是决定连铸质量的关键因素，铸坯由于连铸二冷配水优化制度不合理，常常出现如内部裂纹、中心疏松及中心偏析、菱形变形、凹坑等质量问题。因此，要获得高效的连铸技术及良好的铸坯质量，连铸二冷水量优化控制的研究对其具有较大的实际意义。本文主要工作如下：一、以连铸二冷水量优化控制为前提，分析了凝固传热过程的特点，建立了二维连铸凝固传热数学模型，运用源项法解决凝固传热过程出现的相变现象，采用数学模拟分析求解凝固传热控制方程，并通过仿真分析了拉速、过热度等过程参数对连铸温度场的影响，为连铸二冷配水参数的优化提供了基础。二、针对粒子群算法的早熟现象、局部收敛能力差等不足，以及二冷优化问题是一个非线性、偏微分的多目标优化问题，本文对粒子群的改进算法进行了深入的研究。采用的方法是将基于进化算法的变异策略融入到PSO算法中，研究了该算法的搜索效率，通过仿真表明，该算法有效的提高了算法的收敛精度及收敛速度，并且在一定的程度上解决了多目标优化问题计算量大、计算效率低等问题。三、以凝固传热数学模型为基础，将基于非均匀变异的PSO算法引入到连铸二冷优化问题中去，进行了连铸二冷配水参数的优化。并运用了最小二乘法建立基于拉速-水量的最优关系曲线，确定连铸二冷配水参数，建立连铸二冷水量优化控制模型。四、在VisualBasic6.0的平台上，建立连铸二冷水量优化系统界面，有效、直观的显示二冷优化结果，如连铸坯二冷区各段段末的温度值、铸坯表面温度、坯壳厚度等变化曲线、二冷配水参数等。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-14
第1章绪论  14-27
  1.1 问题的提出  14-15
  1.2 连铸技术的发展  15-18
  1.3 连铸二冷优化控制技术的发展及研究现状  18-21
    1.3.1 连铸二冷优化技术的发展及研究现状  18-20
    1.3.2 连铸二冷配水控制方法的研究现状  20-21
  1.4 粒子群优化算法的发展及研究现状  21-24
  1.5 本课题的研究内容和意义  24-27
第2章连铸方坯传热数学模型的研究  27-45
  2.1 铸坯凝固过程的传热特点  27-29
  2.2 铸坯凝固传热数学模型  29-35
    2.2.1 研究对象的选取  29-30
    2.2.2 凝固传热过程中的假设  30
    2.2.3 凝固传热的控制方程的建立  30-33
    2.2.4 控制方程的初始条件和边界条件  33-35
  2.3 物性参数的选择及处理  35-37
  2.4 凝固传热模型的求解  37-40
  2.5 铸坯凝固过程温度场计算  40-43
    2.5.1 模型计算结果及温度场特征  40-41
    2.5.2 模型计算结果分析  41-43
  2.6 本章小结  43-45
第3章粒子群优化算法及其改进  45-68
  3.1 粒子群算法  45-59
    3.1.1 PSO 算法设计的基本原则  46-47
    3.1.2 PSO 算法的原理及描述  47-52
    3.1.3 PSO 算法的参数选择  52-58
    3.1.4 PSO 算法的缺陷  58-59
  3.2 基于非均匀动态变异的改进 PSO 算法  59-64
    3.2.1 非均匀动态变异操作原理  59-61
    3.2.2 基于非均匀动态变异的 PSO 算法实现  61-64
  3.3 不同算法的比较及仿真分析  64-67
  3.4 本章小结  67-68
第4章基于改进 PSO 算法的连铸二冷配水参数优化的研究  68-85
  4.1 连铸二冷配水与铸坯质量的关系  68-70
  4.2 二冷配水优化的特点  70-72
  4.3 二冷配水多目标优化问题  72-80
    4.3.1 连铸二冷冶金准则及目标函数  72-75
    4.3.2 多目标优化算法的分析与选择  75-78
    4.3.3 多目标优化函数的处理  78-79
    4.3.4 加权系数 Wi的确定  79-80
  4.4 基于多目标改进 PSO 算法的连铸二冷配水优化  80-82
    4.4.1 连铸机设备参数与优化参数设置  80-82
    4.4.2 二冷优化结果与分析  82
  4.5 连铸二冷优化模型的建立  82-84
  4.6 本章小结  84-85
第5章连铸二冷优化仿真平台  85-88
  5.1 仿真界面设计思想  85
  5.2 软件主体运行界面  85-87
  5.3 本章小结  87-88
结论  88-91
参考文献  91-100
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果  100-101
致谢  101-102

基于粒子群算法的连铸二冷优化方法研究

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