Zastosowanie metod teorii sterowania optymalnego do opracowania technologii walcowania

• Autorzy: Svyetlichnyy D.

Warianty tytułu

EN

Aplication of optimal control theory methods to design of rolling technology

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiona metoda projektowania planu gniotów, zbudowana w oparciu o metodę drugiej wariacji, wykazała dużą skuteczność w zastosowaniu do rozwiązywania skomplikowanych zadań, jakie są stawiane systemom planowania gniotów. Zaproponowany model projektowania planu gniotów pozwala na uzyskanie optymalnych parametrów procesu walcowania, a mianowicie gniotów i czasów przerw między przepustami, w celu uzyskania wymaganych wielkości ziarna austenitu lub ferrytu, oraz spełnienie dodatkowych ograniczeń nakładanych na proces walcowania. W konsekwencji możliwe jest uzyskanie wymaganych własności mechanicznych wyrobów gotowych. Zastosowanie teorii sterowania optymalnego może zmniejszyć nakłady na opracowanie technologicznych schematów dla nowych gatunków stali o wysokich wymaganiach dotyczących ich własności. Przeprowadzone w pracy obliczenia i analiza wyników pozwalają na sformułowanie następujących wniosków: Opracowane przez Autora nowe techniki stwarzają możliwość modelowania i optymalizacji procesu walcowania wyrobów płaskich poprzez wykorzystanie metod teorii sterowania optymalnego. W zagadnieniach optymalizacji procesu walcowania ze złożonymi wymaganiami co do jakości wyrobów metody teorii sterowania optymalnego okazują się bardziej efektywne niż metody optymalizacji statycznej. • Opracowany algorytmu doboru planu gniotów pozwala dobierać gnioty podczas walcowana wyrobów płaskich oraz na bieżąco (on-line) wprowadzać poprawki do planu gniotów.

EN

The paper deals with the application of control theory techniques in the flat rolling processes. Algorithms of optimal control problem solution are presented. Optimization problem for entire multi-pass rolling design was solved. Model of optimization is presented for rolling processes on the reversing mills. The models, which allow obtaining optimal parameters, were developed with an objective to achieve the required austenite or ferrite grain size.

Słowa kluczowe

PL

metoda projektowania planu gniotów; metoda drugiej wariacji; systemy planowania gniotów; teoria sterowania optymalnego; optymalizacja procesu walcowania; algorytm doboru planu gniotów

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT
• Czasopismo: Informatyka w Technologii Materiałów
• Rocznik: 2003
• Tom: T. 3, Nr 3-4
• Strony: 152--171
• Opis fizyczny: Bibliogr. 42 poz., rys.

Twórcy

autor

Svyetlichnyy D.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej

Bibliografia

• Andrade, H.L., Roldan, A.J., Pereira, J.E.A., Hauck, G.A.C., 1987,
• A Mathematical Model for Rolling Schedule Design and Computer Control of the USIMINAS 4100 mm Plate Mill, Proc. 4th Int. Steel Rolling Conf, Deauville, 1,C.7.1-C.7.7.
• Arkhangelskijj, V.I., Tvardovskijj, V.P., 1976, Strategija upravlenija rezhymom obzhatijj na tolstolistovom stane, Avtomatizacija prokatnykh stanov, ed. Timofeev B.B. i Arkhangel skijj V.I. Moskva, Metallurgija, 47-54.
• Barraclough, D.R., Sellars, C.M., 1979, Static recrystallization and restoration after hot deformation of Type 304 stainless steel, Metal Science, 257-267.
• Beynon, J.H., Sellars, C.M., 1992, Modelling Microstructure and Its Effects during Multipass Hot Rolling, ISIJ Int., 32,359-367.
• Bittanti, S., Laub, A.J., Willems, J.C., 1991, The Riccati Equation, Springer, Berlin.
• Chaboud, M„ Cunche, G„ Fazan, B„ 1987, A New System for Nor-malizing of Custom Size Plates, Mat. 4 Int. Steel Rolling Conf, Deauville, 1,C.10.1-C.10.6.
• Dutta, B„ Sellars, C.M., 1987, Effect of Composition and Process Variables on Nb(C,N) Precipitation in Niobium Microalloyed Austenite, Mat. Sci. Techn., 3, 197-206.
• Feng, J.P., Luo, Z.J., 2000, A Method for the Optimal Control of Forging Process Variables Using the Finite Element Me-thod and Control Theory, Mater. Proc. Technol., 108, 40-44.
• Filipczyk, W., Żurakowski, J., Michalski, T., Sułczewski, J., Ptak, D., 1981, Opracowanie metody i środków sterowania profilem i kształtem blachy walcowanej w Walcowni Blach Grubych Huty im. Bieruta, Praca Postępu Technicznego, BPPH Biprohut, Gliwice.
• Findeisen, W., Szymanowski, J., Wierzbicki, A., 1980, Teoria i me-tody obliczeniowe optymalizacji, PWN, Warszawa.
• Fletcher, R., Reeves, C., 1964, Function Minimisation by Conjugate Gradient Method, British Computer J., 7, 149-154.
• Fletcher, R., 1980, Practical Methods of Optimization, Wiley, Chichester.
• Frazier, W.G., Malas, J.C., Menina, E. A., Medeiros, S., Venugopal, S., Mullins, W.M., Chaudhary, A., Irwin, R.D., 1998, Application of Control Theory Principle to Optimization of Grain Size during Hot Extrusion, Mater. Sci. Technol., 14,25-32.
• Hodgson, P.D., 1993, Models of Recrystallization Behaviour of C- Mn and Nb Microalloyed Steels, Mat. Forum, 17,403-410.
• Hodgson, P.D., Gibbs, R.K., 1992, A Mathematical Model to Predict the Mechanical Properties of Hot Rolled C-Mn and Microalloyed Steels, ISIJ Int., 32,1329-1338.
• Keller, H.B., 1968, Numerical Methods for Two-Point Boundary- Value Problems, Blaisdell, Waltham, MA.
• Kręglewski, T., Rogowski, T., Ruszczyński, A., Szymanowski, J., 1984, Metody optymalizacji w języku FORTRAN, PWN, Warszawa.
• Lu, C., Wang, J.S., Zhao, Q.L., Liu, X.H., Wang, G.D., 2000, Rese-arch on Optimizing Pass Schedule of Tandem Cold Mill, Mat. Konf. Mathematical Modelling in Metal Processing and Manufacturing — COM 2000, ed., Martin, P., MacEwen, S., Verreman, Y., Lui, W., Goldak, J., Ottawa, CD-ROM.
• Madej, W., Svietlichnyj, D., Pietrzyk, M., 2001, Numerical Modelling and Control of Grain Size during the Steel Strip Rolling, Mat. Konf Steel Strip 2001, ed., Boruta, J., Kisa, M. Kovar., J., Kure, F., Pastrnak, Z., Rericha, L., Zela, L., Ostrawa, 335-343.
• Majta, J., 2000, Complete Model for Niobium-Microalloyed Steels Deformed under Hot Working Conditions, Rozprawy, Monografie, AGH, Kraków.
• Malas, J.C., Frazier, W.G., Venugopal, S., Medina, E.A., Medeiros, 5., Srinivasan, R., Irwin, R.D., Mullins, W.M., Chaudhary, A., 1997, Optimization of Microstructure Development during Hot Working Using Control Theory, Metali. Material. Trans. A, 28A, 1921-1930.
• Pietrzyk, M., Głowacki, M„ 1983, Metoda doboru optymalnych parametrów walcowania na zimno w walcarkach nawrotnych, Problemy projektowe, 1, 22-26.
• Pietrzyk, M., Kusiak, J., 1978, Nowa metoda projektowania technologii walcowania na zimno w walcarkach nawrotnych. Hutnik, 45,240-243.
• Pietrzyk, M„ Kusiak, J., Głowacki, M„ 1990, Some Aspets of Development of Models for Automatic Control of Rolling Mills, Steel Res., 61, 359-364.
• Polak, E., 1971, Computational Methods in Optimization. New York, Academic Press.
• Pontryagin, L.S., Boltjanskijj, V.G.,. Gamkrelidze, R.V, Mishhenko, E.F., 1961, Matematicheskaja teorija optimal'nykh processov, Fizmatgiz, Moskva.
• Roberts, W„ Sandberg, A., Siwecki, T„ Werfors, T„ 1984. Prediction of Microstructure Development during Recrystallization Hot Rolling of Ti-V Steels, Mat. Konf. Technology and Application of HSLA Steels, ASM, ed., Korchynsky, M., ASM, Metals Park, OH, 67-84.
• Sellars, C.M., 1990, Modelling Microstructural Development During Hot Rolling, Mai. Sci. Techn.,6,1072-1081.
• Sellars, C.M., Whiteman, J.A., 1979, Recrystalization and Grain Growth in Hot Rolling, Metals Science, 13,187-194.
• Sinnot, J.F., Luenberger, D.G., 1967, Solution of Optimal Control Problems by the Method of Conjugate gradients. Proc. J.A.C.C.
• Sołek, K., Głut, B., 2000, Zastosowanie technik optymalizacji do projektowania planu gniotów dla walcowani ciągłej blach na gorąco, Mat. 7 Konf. KomPlasTech’2000, ed. Kusiak, J, Pietrzyk, M. Grosman, F., Piela, A., Krynica-Czamy Potok, 171-176.
• Stoer, J., Bulirsch, R., 1980, Introduction to Numerical Analysis, Springer-Verlag, New York.
• Svietlichnyj, D., Gierulski, B., Dziki, R„ Kusiak, H„ Głowacki, M., 2002a, Modelowanie rozwoju mikrostruktury i własności mechanicznych podczas walcowania stali z mikrododatkami w Hucie im. Sendzimira, Mat. Konf. KomPlasTech 2002, ed., Pietrzyk, M. Kusiak, J. Grosman, F., Piela, A., Szczawnica, 141-150.
• Svietlichnyj, D., Nowak, J., Madej, W., Kuziak, R., 2000, Opracowanie i weryfikacja modeli opisujących właściwości stali 304L podczas walcowania na gorąco, Mat. Konf. Kom-PlasTech ’2000, ed., Kusiak, J., Pietrzyk, M. Grosman, F., Piela, A., Krynica-Czamy Potok, 109-116.
• Svietlichnyj, D., Pietrzyk, M., 2001, Model razrabotki rezhyma obzhatijj tolstolistovogo stana, prisposoblennaja k rabote v sisteme real'nogo vremeni, Metalluigicheskaja i gornorudnaja promyshlennost, 1,40-45.
• Svietlichnyj, D. Pietrzyk, M., Mitkowski, W., 2002b, Optimization of hot working parameters assuring desired microstructure using control theory, Mat. Int. Conf. on Thermomechanical Processing: Mechanics, Microstructure & Control, 23-26