[發(fā)明專利]一種銅圓盤澆鑄控制方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810365578.5
• 申請(qǐng)日: 2018-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN108637230B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣朝輝;沈宇航;劉金獅;桂衛(wèi)華;陽春華;謝永芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D39/04
• 分類號(hào): B22D39/04;G05B13/04
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發(fā)明實(shí)施例提供一種銅圓盤澆鑄控制方法，包括根據(jù)預(yù)設(shè)銅液流量出流模型，運(yùn)用智能算法，優(yōu)化澆鑄包的正向澆鑄運(yùn)動(dòng)曲線，并根據(jù)優(yōu)化后的正向澆鑄運(yùn)動(dòng)曲線控制澆鑄包的正向澆鑄運(yùn)動(dòng)；運(yùn)用無模型自適應(yīng)控制方法和迭代學(xué)習(xí)控制原理，控制澆鑄包的反向回包運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明將澆鑄子過程整合為“正向澆鑄”與“反向回包”兩個(gè)階段，在正向澆鑄階段優(yōu)化澆鑄包的正向澆鑄運(yùn)動(dòng)曲線。縮短澆鑄時(shí)間，提高澆鑄生產(chǎn)的效率。在澆鑄包反向回包時(shí)，通過閉環(huán)PD型迭代學(xué)習(xí)控制器，控制澆鑄包的反向回包運(yùn)動(dòng)，使?jié)茶T包沿迭代軸不斷重復(fù)調(diào)整，達(dá)到澆鑄終點(diǎn)重量指標(biāo)，提高了澆鑄過程的抗擾動(dòng)性，提高了澆鑄系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及定量澆鑄技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種銅圓盤澆鑄控制方法及裝置。

背景技術(shù)

澆鑄包是圓盤澆鑄機(jī)實(shí)現(xiàn)定量澆鑄高溫銅水的關(guān)鍵設(shè)備，其澆鑄的銅陽極板質(zhì)量直接影響后續(xù)銅電解環(huán)節(jié)的產(chǎn)銅效率，直接關(guān)系到電能的消耗。澆鑄包系統(tǒng)由伺服電機(jī)、傳動(dòng)設(shè)備和包體三個(gè)部分組成，通過設(shè)置伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)曲線可使?jié)茶T包包體按照澆鑄運(yùn)動(dòng)曲線對(duì)母模進(jìn)行銅液澆鑄，達(dá)到定量澆鑄高溫銅液與無銅液飛濺等安全澆鑄的目的，因此澆鑄包澆鑄曲線直接決定定量澆鑄銅陽極板的質(zhì)量。現(xiàn)今國內(nèi)外主要通過現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)、數(shù)值模擬以及澆鑄包模型求解等方法得到最佳澆鑄曲線。由于現(xiàn)場(chǎng)存在澆鑄后期部分銅液凝結(jié)及銅液反饋值波動(dòng)等干擾的影響，使得通過直接設(shè)置澆鑄包運(yùn)動(dòng)曲線的開環(huán)設(shè)置方法存在一定的終點(diǎn)重量的偏差，故需要提供一種閉環(huán)控制方法，提高單次澆鑄的質(zhì)量并滿足工業(yè)生產(chǎn)的安全要求，且具有一定的魯棒性。現(xiàn)有的澆鑄包控制技術(shù)主要是經(jīng)典PID控制方法與人工智能控制方法。

圓盤澆鑄機(jī)澆鑄包在實(shí)現(xiàn)定量澆鑄的過程中，其定量澆鑄曲線能反映澆鑄包動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀況，合適的澆鑄曲線能滿足銅陽極板定量澆鑄及無飛邊、飛濺等工藝要求。但現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，且澆鑄過程中擾動(dòng)較大，而只通過設(shè)定曲線驅(qū)動(dòng)澆鑄包實(shí)現(xiàn)澆鑄這一過程屬于開環(huán)控制，抗擾動(dòng)性能較差，甚至?xí)a(chǎn)生澆鑄終點(diǎn)質(zhì)量不滿足要求的情況。

CN105945270A公開了一種定量澆鑄曲線的獲取方法及裝置。該專利提出了一種最優(yōu)定量澆鑄曲線的獲得方法。通過結(jié)合澆鑄工具的物理結(jié)構(gòu)和澆鑄過程銅水流動(dòng)的有限元模型，利用Fluent軟件對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，迭代調(diào)整澆鑄曲線以滿足澆鑄終點(diǎn)質(zhì)量要求及工藝要求。該專利從仿真的角度模擬澆鑄包運(yùn)動(dòng)過程，通過澆鑄效果修正澆鑄曲線，克服了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)澆鑄曲線勞動(dòng)大、環(huán)境惡劣的影響，具有一定的參考性。但該專利使用的有限元軟件計(jì)算成本大、輸入固定，而且獲得的澆鑄曲線從本質(zhì)上仍為經(jīng)驗(yàn)曲線，抗擾動(dòng)性能差，且無法在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

CN106180667A公開了一種陽極板定量澆鑄的方法，該專利提出了一種借助非接觸式測(cè)距裝置監(jiān)測(cè)陽極板厚度來控制澆鑄的方法。在澆鑄位置的正上方區(qū)域安裝非接觸式測(cè)距裝置，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)澆鑄過程中模具內(nèi)銅水液位高度，當(dāng)銅水液位高度達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，回收澆鑄包停止?jié)茶T。該專利使用了高精度的非接觸式測(cè)距裝置，克服稱重傳感器較大誤差的影響，通過改變硬件的方式減小了測(cè)量誤差。該專利雖然通過改變測(cè)量裝置減小了測(cè)量誤差，使得澆鑄包根據(jù)最優(yōu)澆鑄曲線運(yùn)動(dòng)得到的銅水質(zhì)量更為穩(wěn)定，但現(xiàn)場(chǎng)仍然存在參數(shù)不確定性與隨機(jī)擾動(dòng)等因素的影響，抗擾動(dòng)性能仍舊不強(qiáng)。

CN105499549A公開了一種銅陽極板自動(dòng)定量澆鑄控制系統(tǒng)及控制方法，該專利提出了一種銅陽極板自動(dòng)定量澆鑄控制系統(tǒng)及控制方法。利用PLC控制器采集澆鑄包重量信息并生成控制信號(hào)，使?jié)茶T速度跟隨設(shè)定的軌跡。該發(fā)明對(duì)澆鑄曲線各個(gè)運(yùn)動(dòng)階段做了定性分析，并從硬件開發(fā)角度對(duì)圓盤澆鑄機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修容易，極大提高了系統(tǒng)的使用效果和產(chǎn)品的澆鑄品質(zhì)。該發(fā)明沒有從內(nèi)部機(jī)理的角度剖析澆鑄曲線形成的過程，且其本質(zhì)上也為定量澆鑄曲線的設(shè)定問題，沒有形成閉環(huán)回路，抗擾動(dòng)性能不強(qiáng)。

現(xiàn)有的澆鑄包控制技術(shù)主要是經(jīng)典PID控制方法與人工智能控制方法。但現(xiàn)有的澆鑄包控制技術(shù)沒有考慮澆鑄現(xiàn)場(chǎng)存在的參數(shù)不確定性與隨機(jī)擾動(dòng)等因素的影響，抗擾動(dòng)性能欠佳。

發(fā)明內(nèi)容