融入动态机理和运行数据的板带轧机系统稳定运行理论技术研究
结题报告
批准号:
51905365
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
张阳
依托单位:
学科分类:
E0503.机械动力学
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
本项目以轧制装备稳定运行的需求为背景,以板带轧机系统为研究对象,考虑非线性结构和非均匀载荷的耦合作用,对轧机系统的动态特性和运行状态优化方法展开研究。针对其内部复杂结构、外部载荷波动引起的多源振动信号耦合问题,建立完善的板带轧机系统三维空间动态机理模型,阐明系统内部各部件之间动态响应的耦合机理,为实现板带轧机运行状态多目标优化奠定理论基础;针对轧机装备-工艺匹配度低的问题,建立工艺参数-轧机运行状态时间序列预测模型,揭示工艺参数波动与轧机运行状态之间的作用规律,为实现轧机运行状态多目标实时优化提供技术支持;针对多目标优化问题评估代价大的问题,融入动态机理和轧机运行数据,建立机理-数据双驱的板带轧机运行状态多目标实时优化方法。项目研究成果为保障板带轧机系统稳定运行提供有价值的基础理论与关键技术。
英文摘要
This project is based on the requirement of rolling equipment’s stable operation, and regards the strip rolling mill system as the research object. Considering the coupling effect between non-linear structure and non-uniform load, the dynamic characteristics of the rolling mill system and the optimization method of operation state are studied at the same time. Aiming at the problem of multi-source vibration signals’ coupling effect caused by the complex internal structure and external load fluctuation, the three-dimensional spatial dynamic mechanism model of rolling mill system is established. Meanwhile, the coupling mechanism of dynamic response among various components in the rolling mill system is clarified. The dynamic mechanism model and its corresponding coupling mechanism established theoretical foundation for realizing the multi-objective optimization of strip rolling mill’s operation state. Aiming at the problem of low matching degree between equipment and rolling process parameters, the time series prediction model of process parameters and rolling mill’s operation state is established to reveal the law between parameters’ fluctuation and rolling mill’s operation state. At the same time, the built prediction model provides technical support for realizing multi-objective on-line optimization of rolling mill’s operation state. Aiming at the high evaluation cost of multi-objective optimization problem, a multi-objective on-line optimization method with double drive of mechanism and data by incorporating dynamic mechanism and rolling mill’s operation data. This project’s research results would provide valuable basic theory and key technology to ensure the operation stability of strip rolling mill system.
在当前钢铁工业绝大部分工序装备技术水平显著提升的背景下,轧制装备技术问题已成为限制钢铁行业整体水平提升的瓶颈。板带轧机稳定运行是保障生产过程和产品质量稳定性的关键环节。为提高板带轧机运行稳定性,本项目开展了融入动态机理和运行数据的板带轧机系统稳定运行理论技术研究,主要研究成果有:(1)建立了板带轧机的刚柔耦合系统动力学模型、板带轧机刚柔耦合虚拟样机模型,揭示了板带轧机的运行状况,为动力学分析以及数字孪生技术研究奠定了基础。(2)建立了基于数字孪生的板带轧机虚拟监测平台,有效解决了传统轧机振动测试中传感器易损坏及关键位置无法安装传感器的问题,并实现了板带轧机运行虚拟监测。(3)建立了预测能力与泛化能力更强的基于堆叠集成算法的轧机振动预测模型,并基于SHAP算法分析了轧制工艺参数对轧机振动的影响程度及规律。(4)建立了基于SPEA2算法的轧制工艺参数优化模型,通过板带轧机虚拟监测平台验证,优化后的轧制工艺参数可有效抑制轧机振动,提高了轧机运行稳定性。本项目的研究为保障板带轧机系统稳定运行提供了有价值的基础理论与关键技术,为机理+数据联合驱动的轧机系统动力学理论研究提供了新思路。
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Vibration monitoring and analysis of strip rolling mill based on the digital twin model
基于数字孪生模型的带材轧机振动监测与分析
DOI:10.1007/s00170-022-10098-2
发表时间:2022-09
期刊:The International Journal of Advanced Manufacturing Technology
影响因子:--
作者:Yang Zhang;Weizhong Wang;Huan Zhang;Haichao Li;Cuirong Liu;Xiaozhong Du
通讯作者:Xiaozhong Du
Vibration prediction and analysis of strip rolling mill based on XGBoost and Bayesian optimization
基于XGBoost和贝叶斯优化的带材轧机振动预测与分析
DOI:10.1007/s40747-022-00795-6
发表时间:2022-06
期刊:Complex & intelligent systems
影响因子:5.8
作者:Yang Zhang;Ranmeng Lin;Huan Zhang;Yan Peng
通讯作者:Yan Peng
基于数字孪生的极薄带非稳态轧制多尺度动态耦合作用机理研究
  • 批准号:
    52375366
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    张阳
  • 依托单位:
国内基金
海外基金