Optimalizace parametrů sekundárního chlazení plynulého odlévání oceli
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Plynulé odlévání je dominantní způsob výroby oceli, pomocí kterého je v současné době vyráběno více než 95 % veškeré celosvětové produkce oceli. Matematické modelování a optimální řízení provozu licího stroje patří mezi klíčové úlohy při plynulém odlévání oceli, které významným způsobem ovlivňují produktivitu a kvalitu vyráběné oceli, konkurenceschopnost ocelárny, bezpečnost při provozu licího stroje a jeho dopad na životní prostředí. Tato práce se zabývá vývojem a implementací numerického modelu teplotního pole plynule odlévaného sochoru a jeho využitím při optimálním řízení dynamického provozu licího stroje. Počítačový model byl vytvořen a implementován v MATLABu. Z důvodu vysoké výpočetní náročnosti byl model paralelizován pomocí výpočtu na grafických kartách NVIDIA s využitím architektury CUDA. Ověření modelu bylo provedeno na základě provozních dat z Třineckých železáren. Vyvinutý model byl následně použit jako základ prediktivního řídícího systému pro řízení dynamických změn při provozu licího stroje. Činnost vyvinutého řídícího systému byla ověřena na modelových dynamických situacích, které potvrdily schopnost navrženého řídícího systému optimálně řídit dynamický provoz licího stroje. Počítačový model teplotního pole a prediktivní řídící systém byly vytvořeny tak, že je lze modifikovat pro libovolný licí stroj, což umožňuje jejich případné komerční použití.
Continuous casting is a dominant production technology of steelmaking which is currently used for more that 95% of the world steel production. Mathematical modelling and optimal control of casting machine are crucial tasks in continuous steel casting which directly influence productivity and quality of produced steel, competitiveness of steelworks, safety of casting machine operation and its impact on the environment. This thesis concerns with the development and implementation of the numerical model of temperature field for continuously cast steel billets and its use for optimal control of the casting machine. The numerical model was developed and implemented in MATLAB. Due to computational demands the model was parallelized by means of the computation on graphics processing units NVIDIA with the computational architecture CUDA. Validation and verification of the model were performed with the use of operational data from Trinecke zelezarny steelworks. The model was then utilized as a part of the developed model-based predictive control system for the optimal control of dynamic situations in the casting machine operation. The behaviour of the developed control system was examined by means of dynamic model situations that have confirmed the ability of the implemented system to optimally control dynamic operations of the continuous casting machine. Both the numerical model of the temperature field and the model-based predictive control system have been implemented so that they can be modified for any casting machine and this allows for their prospective commercial applications.
Continuous casting is a dominant production technology of steelmaking which is currently used for more that 95% of the world steel production. Mathematical modelling and optimal control of casting machine are crucial tasks in continuous steel casting which directly influence productivity and quality of produced steel, competitiveness of steelworks, safety of casting machine operation and its impact on the environment. This thesis concerns with the development and implementation of the numerical model of temperature field for continuously cast steel billets and its use for optimal control of the casting machine. The numerical model was developed and implemented in MATLAB. Due to computational demands the model was parallelized by means of the computation on graphics processing units NVIDIA with the computational architecture CUDA. Validation and verification of the model were performed with the use of operational data from Trinecke zelezarny steelworks. The model was then utilized as a part of the developed model-based predictive control system for the optimal control of dynamic situations in the casting machine operation. The behaviour of the developed control system was examined by means of dynamic model situations that have confirmed the ability of the implemented system to optimally control dynamic operations of the continuous casting machine. Both the numerical model of the temperature field and the model-based predictive control system have been implemented so that they can be modified for any casting machine and this allows for their prospective commercial applications.
Description
Keywords
plynulé odlévání oceli, numerický model teplotního pole, paralelizace, grafické karty, GPGPU, CUDA, optimální řízení, prediktivní řízení pomocí počítačového modelu, continuous steel casting, numerical model of temperature field, parallelization, graphics processing units, GPGPU, CUDA, optimal control, model-based predictive control
Citation
KLIMEŠ, L. Optimalizace parametrů sekundárního chlazení plynulého odlévání oceli [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. .
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Konstrukční a procesní inženýrství
Comittee
prof. RNDr. Miloslav Druckmüller, CSc. (předseda)
prof. Ing. Miroslav Raudenský, CSc. (člen)
doc. Dr. Ing. René Pyszko (člen)
Ing. Pavol Buček, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jaroslav Katolický, Ph.D. (člen)
RNDr. Zdeněk Franěk, Ph.D. (člen)
prof. Ing. František Kavička, CSc. (člen)
Date of acceptance
2014-10-30
Defence
Zásadním přínosem je získání zcela nových výsledků v oblasti numerických metod a oblasti řízení technologických procesů. Výsledky práce dokumentují zrychlení výpočtů v řádech stovek procent.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení