Prediktivní řízení založené na modelu pro aplikaci plynulého odlévání oceli

Abstract

V diplomové práci je odvozena rovnice vedení tepla zahrnující fázové a strukturální změny, včetně různých okrajových podmínek, jak po matematické stránce pomocí parciálních diferenciálních rovnic, tak i čistě z pohledu fyziky a přenosu tepla. Jako nejvhodnější se ukazuje výpočet rovnice metodou entalpie. V této rovnici se vyskytuje nejen entalpie, ale také teplota a převodní vztah mezi těmito veličinami je nelineární a poměrně komplikovaný na to, aby byl vyjádřen matematickým vztahem. K převodu mezi entalpií a teplotou využíváme hodnoty naměřené nebo vypočtené pomocí solidikačních modelů v určitých bodech. Výpočet je implementován v Matlabu do rozšiřujícího prostředí Simulink. Toto blokové prostředí je v praxi v oblasti regulace velmi oblíbené. Vytvořený program vychází z ustáleného stavu, který byl nastaven s pomocí odborníků, tedy reálně použitelný. Program dopočítává intenzitu chlazení v závislosti na vstupní licí rychlosti, vstupní licí teplotě a požadovaných teplotních průběhů. Míru ovlivnění chlazení podle daných kritérií je možno měnit. Do programu je implementován prediktivní regulátor, který reguluje chlazení na základě předpokládaného vývoje. V práci je porovnán průběh povrchových teplot a chlazení pro případ výpočtu s prediktivním regulátorem a bez něj.In this thesis an equation of heat conduction including phase and structural changes is derived, involving various boundary conditions. It seems to be the most suitable to calculate the equation by enthalpy method. In this equation not only enthalpy occurs, but also the temperature, and in consequence the relationship between these variables is quite complicated. In this paper I use the values measured or calculated using solidifcation models. The calculation is implemented in Matlab Simulink, which is a very popular blocks scheme in common practice of regulation. The calculation is based on steady state set up with help of experts and as a result, the program could be put into practice. The program calculates the intensity of cooling according to the initial casting speed, casting inlet temperature and the desired temperature curves. The rate of inuence of cooling can be changed according to the given criteria. The thesis compares the surface temperatures and cooling in the case of a predictive controller is or is not applied in the program.