论文题目: 罩式退火炉优化调度方法及其应用
论文类型: 博士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 刘全利
导师: 王伟
关键词: 钢铁工业,罩式退火炉,优化调度,遗传算法,离散事件仿真,模糊聚类
文献来源: 大连理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 罩式退火炉退火工序是冶金工业冷轧薄板生产中的重要工序之一。罩式退火炉车间的生产调度过程是一个典型的多工序、有重入的多机并行调度问题,且伴随着复杂的资源约束、能源约束和工艺约束,难于解析建模和实现优化调度。另外,退火过程中钢卷冷却时间事先未知,如何预报钢卷冷却时间对优化调度和节省能源则显得尤为重要。针对这些生产实际问题,在查阅大量文献资料和对现场工艺进行充分调研的基础上,本文完成了以下主要工作。 提出了基于仿真优化框架的罩式退火炉生产优化调度的新思路。与相关文献中提出的混合整数线性规划(MILP)和贪婪排序方法相比,该思路直接面向罩式退火炉生产的自然结构,能够实现罩式退火炉生产的动态调度。 将罩式退火炉冷却时间预报的多入单出建模问题化为一组单入单出建模问题,采用模糊C均值聚类方法对退火生产数据进行处理,并结合最小二乘回归提出罩式退火炉冷却时间预报方法。该方法在不增加硬件投资的情况下,实现了罩式退火炉冷却时间预报,为罩式退火炉工艺的全流程模拟和优化调度打下了基础。 利用离散事件仿真技术和面向对象建模技术建立了罩式退火炉离散事件仿真模型。建立的模型具备如下特点:模型的输入是用户给定的装炉顺序,这一顺序易于用自然数编码,便于用遗传算法中的染色体表达。模型考虑了仿真过程中的各种约束,因而对于用户给定的任一装炉顺序都能给出一个可行调度。在此基础上,将离散事件仿真模型和改进的遗传算法相结合,提出了罩式退火炉生产优化调度方法。该方法中,离散事件仿真作为隐式模型出现,遗传算法根据离散事件仿真的结果对调度解可行集进行搜索,最后求得优化的调度方案。 采用面向对象程序设计方法,在宝钢益昌薄板有限公司实现了整个罩式退火炉车间生产的动态优化调度系统,目前系统已在该厂稳定运行。 本文选题来自生产中存在的实际问题,提出的罩式退火炉优化调度方法已成功应用于生产现场,提高了生产设备的利用率,为企业带来了很好的经济效益。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1．1 研究背景
1．2 罩式退火炉生产优化调度的需求
1．2．1 薄板轧制企业生产流程描述
1．2．2 罩式退火炉优化调度问题描述
1．2．3 现场人工调度存在的主要问题
1．3 优化调度方法国内外研究现状
1．3．1 生产调度问题的一般描述
1．3．2 调度问题的复杂性
1．3．3 钢铁企业优化调度方法研究现状
1．4 罩式退火炉优化调度方法国内外研究现状
1．4．1 相关研究的技术路线
1．4．2 相关研究在实际应用中存在的主要问题
1．5 本文的主要工作
2 罩式退火炉冷却时间预报方法
2．1 问题描述
2．2 相关文献研究方法及其在现场应用的局限性
2．3 现场退火工艺制度及退火生产数据特点
2．3．1 现场退火工艺制度
2．3．2 退火生产数据及特点
2．4 冷却时间预报方法
2．4．1 模糊聚类理论简介
2．4．2 基于模糊聚类的趋势预测
2．4．3 指数最小二乘回归
2．4．4 模型的在线学习
2．5 现场应用
2．6 小结
3 罩式退火炉生产离散事件仿真模型
3．1 问题描述
3．1．1 约束条件
3．1．2 要求统计的性能指标
3．2 仿真调度方法
3．2．1 基本原理
3．2．2 仿真方法在调度中的作用
3．2．3 仿真调度的最新进展
3．3 离散事件仿真建模及面向对象技术
3．3．1 基本概念
3．3．2 仿真钟的推进方法
3．3．3 常用仿真策略
3．3．4 面向对象理论方法简介
3．4 退火生产离散事件仿真建模
3．4．1 事件的划分
3．4．2 约束条件的处理
3．4．3 竞争资源的处理
3．4．4 基于条件事件表分类的仿真加速
3．4．5 仿真策略
3．4．6 典型等待事件的处理
3．5 罩式退火炉生产模型的面向对象实现
3．5．1 类设计
3．5．2 基于多态的接口重用
3．5．3 基于动态链接库技术的模块封装
3．6 仿真模型的性能测试
3．7 小结
4 罩式退火炉生产优化调度方法
4．1 仿真优化方法及应用
4．2 遗传算法概述
4．2．1 遗传算法基础
4．2．2 遗传算法在组合优化领域的应用
4．3 一种带有参数自适应调节的改进遗传算法
4．3．1 问题描述
4．3．2 遗传参数的自适应调整
4．4 优化调度
4．4．1 目标函数设计
4．4．2 优化调度算法
4．5 优化调度方法的效果
4．6 小结
5 罩式退火炉优化调度系统的实现及应用
5．1 生产过程中的动态调度问题
5．2 宝钢益昌薄板有限公司产销计算机系统简介
5．2．1 宝钢益昌薄板有限公司生产和经营管理特点
5．2．2 产销计算机系统主要功能
5．3 罩式退火炉车间基础自动化系统
5．4 罩式退火炉优化调度系统的设计实现
5．4．1 优化调度系统与产销计算机系统的连接
5．4．2 优化调度系统的总体功能
5．4．3 优化调度系统的开发平台和开发方法
5．4．4 优化调度系统的人机界面设计
5．4．5 优化调度系统的开发文档
5．5 优化调度系统的应用效果
5．6 小结
6 结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间完成的论文和承担的科研项目
论文的主要创新点摘要
致谢
大连理工大学学位论文版权使用授权书
发布时间: 2005-07-04
参考文献
- [1].罩式退火妒传热模型与带钢氧化控制研究[D]. 祁卫东.东北大学2013
相关论文
- [1].轧钢过程生产调度及其优化算法的研究与应用[D]. 赵珺.大连理工大学2008
- [2].冷轧生产优化调度问题研究与应用[D]. 王志刚.大连理工大学2010
- [3].钢铁退火工序优化调度及副产煤气系统预测研究与应用[D]. 刘颖.大连理工大学2010
- [4].混合流程生产系统优化调度方法研究[D]. 牛海军.西北工业大学2003
- [5].混合型生产过程建模与调度优化[D]. 郑锋.西北工业大学2003
- [6].热轧生产计划与板坯库优化管理模型及算法研究[D]. 李耀华.大连理工大学2006
- [7].炼厂生产调度问题研究[D]. 赵小强.浙江大学2005
- [8].炼钢—连铸—热轧一体化生产调度研究及应用[D]. 宁树实.大连理工大学2006
- [9].面向钢铁流程知识网系统的生产计划与调度模型及其优化研究[D]. 蒋国璋.武汉科技大学2006
- [10].冷轧薄板生产计划与调度系统的研究与应用[D]. 覃一宁.大连理工大学2007