人工智能驱动的自动化新工科专业建设探索与实践

在新工科专业改革的大背景下,围绕人工智能与自动化交叉融合的主题,针对相关专业背景和知识体系特点,介绍和讨论了自动化新工科专业的建设思路与改革举措。然后,结合东北大学信息科学与工程学院的自动化新工科专业建设工作,对上述建设方案进行了系统性的探索与实践,在课程体系设计、教学资源建设和教学质量保障等方面进行了大量有益的尝试,并对相应的建设成果与问题进行了总结与分析,为人工智能驱动的自动化新工科专业建设探索了可供参考的实践方案。

轧机辊缝控制建模及仿真

液压AGC已经成为现代带钢轧机中控制带钢厚度的关键设备,通过对某轧机液压系统深入的研究和分析,并参考典型的液压元件的作用机理,完全地建立了轧机液压AGC系统的数学模型。最后,利用MATLAB语言对所建立起来的液压AGC数学模型进行了计算机仿真,结果表明和实际所测得的响应曲线非常近似。

基于神经网络的电液伺服阀故障诊断

电液伺服阀是轧机厚度自动控制系统中最容易发生故障的设备部件,通过对其历史故障特征信息的收集和分析,设计出一个适用于伺服阀故障诊断的三层BP神经网络。结果表明,该神经网络能够满足对伺服阀故障诊断的要求,实现了伺服阀故障诊断的智能化。

板带轧机变刚度控制的应用及仿真

变刚度系数是板带连轧机厚度自动控制系统中一个重要的参数。通过对变刚度厚度控制原理和控制模型的研究,辅助于必要的仿真手段,研究了不同的变刚度系数对消除入口厚度偏差、轧制力扰动以及轧辊偏心等三种情况的影响。最后,综合考虑三种控制效果,对变刚度系数的合理取值作了定量的研究和分析。

冷连轧机穿带过程带钢厚度建模及仿真

通过对某钢厂冷连轧机穿带过程的深入研究,提出了在该轧机上应用“厚带头”穿带工艺的新方案。并且利用不同的建模方法,推导出用来计算穿带时出口厚度设定值的三个数学模型,即:机理建模模型、辨识建模模型和模糊建模模型。经过仿真和试验,最后根据该冷连轧机自身的实际特点,将模糊建模模型成功地应用于实际的控制系统中,缩短了轧机穿带过程所用的时间,取得了较为明显的效果。

冷连轧机仿真系统的设计和实现

以某轧钢厂 2 0 30五机架冷连轧机的穿带工艺研究为背景 ,对轧制过程中所涉及的模型进行了认真的分析和提取 ,并对整个过程中的所有设定参数进行了全面的计算和仿真 ,提供了基本参数的输入、修改以及穿带过程、动态过渡的各个显示窗口和画面。此软件包具有形象、方便、实用等特点 ,并为现场提供一个安全、可靠、离线的试验软环境。

压力AGC与监控AGC相关性研究

在带钢轧制过程中,不同性质的多个厚度精度控制AGC系统同时存在,有可能在调节辊缝的方向上相互影响和干扰.理论证明,厚控系统的压力AGC和监控AGC在一定条件下存在相互独立的可能性.通过数学意义上的公式推导,针对AGC系统的实际控制流程,对某热轧机厚控系统的控制参数和结构的调整和改变,得以使此厚控系统实现控制意义上的解耦,并且经过理论推导和计算机仿真.结果表明,此厚控系统的压力AGC和监控AGC是相互独立的.

冷轧机穿带新工艺的应用研究

通过对某轧钢厂冷连轧机的穿带工艺及轧制参数的研究 ,找出了影响顺利穿带的主要因素 ,提出了应对措施。结合轧机自身的特点 ,在操作工艺和计算模型方面作了改进。采用比出口处带钢目标厚度较厚的设定值穿带 ,再逐步过渡到目标值的方法可改善穿带过程 ,减少穿带时间。

基于Blackboard平台的电气传动控制系统网络课程设计与构建

推进信息技术与教学融合,建立网络课程,可以给学生提供一个消化和掌握课堂教学内容的空间,丰富课堂教学内容,实现教学的随时性和连续性。本文以电气传动控制系统课程为例,介绍了网络课程建设的主要模块及内容,并基于Blackboard平台搭建了电气传动控制系统课程网站,这种教学资源的扩充对满足学生个性化的学习需求起着重要的作用,它不仅可以帮助能力较差的学生更好地掌握基本教学内容,还可以辅助能力较强的学生掌握更多提高型的教学内容,启发其进行更深层次的探索和研究。

Multi-Agent的连续轧制过程控制系统研究

结合带钢连续轧制过程控制系统的特点,提出基于多智能体理论的控制方法.将多智能体理论应用于连续轧制过程的控制之中,给出了基于多智能体轧制过程的控制系统架构,并对多智能体控制系统的划分机制、协调机制和模型结构等关键问题进行了分析和研究,提出一套基于多智能体的带钢连续轧制过程控制系统的全新控制结构.该系统有利于建立轧制流程的广义集成模型,消除控制系统之间的耦合关系,实现连续轧制生产的高度自动化和智能化.

高校课程设计类课程成绩评定方式初探

课程设计是高校工科专业必要的教学环节。为改进运动控制系统课程设计的成绩评定方法,该研究将班级学生分成若干小组,将过程考核和内容答辩相结合,将教师考核和学生互评相结合,综合评定每个学生的小组整体成绩,以贡献率等差异化权值计算学生个人成绩,最后加上个人的实验平时表现成绩,即可得到学生的最后等效成绩。该成绩评定方法将课程考核和课程设计整个过程紧密结合,评分标准统一,评定模块固定,操作过程规范,有借鉴和推广价值。

针对关键知识点的专业课教材立体化建设研究

目前大部分高等院校的日常教学基本是采用"书本自学+课堂教学"的模式。然而,书本内容大多以文字方式呈现,课堂教学又有一定的时效性,在很大程度上限制了学生对专业课知识的理解和掌握。随着移动互联网的发展,智能手机几乎成为大学生的标配物品,将关键知识点提炼总结,以文档、动画、视频、图片等方式放之于网络平台上,在教材对应知识点处以二维码的形式呈现链接地址,通过手机扫描即或播放扩展材料,不仅丰富了教材涵盖的信息量,也便于学生对晦涩抽象知识点的掌握和理解。

基于过程统计的轧机厚控系统故障诊断

针对采用设备故障诊断方法对轧机厚控系统设备部件进行故障诊断时,只能对厚控系统的局部环节进行诊断的不足,评价了轧机厚控系统的整体性能。采用过程统计的方法对带钢厚度偏差的分布规律进行实时分析,建立带钢出口厚度偏差的过程统计控制图,并结合轧机设备运行过程中一些必要的设备状态信息,从机理上诊断出几类典型的故障现象,从而完善了轧机厚控系统的故障诊断。

冷连轧第5机架轧制力模型

在冷连轧轧制过程中,综合考虑轧件、轧辊的弹性变形和轧件的塑性变形,将轧件的受力变形区分为:入口弹性变形区、塑性变形区和出口弹性变形区·采用数值积分法,迭代计算入口弹性变形区和塑性变形区的轧制力,用出口区单位压力分布曲线围成的面积和轧件宽度的乘积近似计算出口弹性变形区的轧制力,两者求和即得到第5机架轧制力计算模型·用现场记录的不同钢种和规格的多组数据进行仿真计算,结果表明,该模型满足冷连轧生产轧制力预计算所需的精度要求·

热连轧机轧制力和轧制力矩模型研究

研究了一种适用于热连轧机的新型高精度轧制力和轧制力矩模型,建立了一个轧制力功系数和轧制力矩功系数的新型指数公式,将两个系数的表达式统一起来,仅含"压下率"和"压扁半径与出口厚度之比"两个影响因子,形式简洁,物理意义明显.给出了新型指数公式中待定参数的确定方法,求得的待定参数值对不同钢种和不同精轧机架具有通用性.预测实践表明,新型轧制力和轧制力矩模型提高了热连轧过程中轧制力和轧制力矩的预报精度,可用于热轧板带生产线精轧机架的在线控制.

改进蚁群算法在热精轧负荷分配优化中的应用

本文尝试用改进的蚁群算法(IACA)求解热精轧机组负荷分配优化问题.首先,建立负荷分配优化的目标函数和约束条件.为了避免蚁群算法(ACS)在加速收敛中出现停滞现象,IACA通过局部和全局信息素浓度更新、引入约束条件的蚂蚁视觉启发函数和基于轧制理论的智力启发函数对状态转移规则进行改进计算;为了保证算法在迭代后期能够收敛,IACA动态更新状态转移规则中的阈值常数和局部信息素浓度挥发系数.基于实际生产数据的仿真结果表明,IACA能够按照目标函数的要求进行合理的负荷分配,且解的性能优于经验值;与其他优化算法比较,IACA具有较快的求解速度和较高的求解精度.

连铸组中间包问题的MTSP模型及混合优化算法

针对连铸计划中的组中间包问题,建立了多旅行商问题(MTSP)模型,提出了一种结合启发式、k-opt邻域搜索和EDA进化的混合优化算法.该算法首先利用启发式规则确定虚拟炉次的个数,从而确定染色体编码长度,每个染色体代表一种中包组合方案,然后设计了基于概率矩阵模型的EDA进化算法对染色体进行全局寻优,并使用k-opt邻域搜索进行局部优化.EDA算法不需要设计如遗传算法(GA)那样的交叉算子,避免了交叉导致的编码非法性问题.通过对企业实际生产数据进行仿真计算,其结果表明了算法具有良好的优化性能和实用性.

基于自适应高效递推规范变量分析的多模过程软传感器建模

由于多模过程中各模式间的均值和协方差发生了改变,多变量单模高斯分布的基本假设不再成立.基于递推方法的多模过程软传感器建模存在两点问题:其一,递推建模方法不能及时的跟踪多模过程的改变;其二,递推建模方法的在线计算负荷非常高.为了解决上述问题,本文提出了一种基于自适应高效递推规范变量分析的多模过程软传感器建模方法.首先,采用指数权重滑动平均来更新过去观测矢量的协方差矩阵;然后,利用基于模型输出误差范数的可变遗忘因子来跟踪多模过程的动态变化;最后,通过引入一阶干扰理论(firstorder perturbation,FOP)来实现递推奇异值分解,与常规奇异值分解相比递推奇异值算法的计算负荷显著降低.将提出的方法用于田纳西伊斯曼(tennessee eastman,TE)化工过程进行仿真验证,其结果表明了该方法的可行性和精确性.

热连轧前馈厚度控制系统的研究与应用

某热连轧机原本使用的厚度自动控制(AGC)模型,不论是轧制力AGC还是监控AGC都属于反馈式控制系统,因此轧机辊缝调节都有不同程度的时间滞后,从而也限制了厚度控制精度的进一步提高.采用冷连轧机前馈控制的基本思想,用前机架的出口带钢计算厚度作为前馈控制的检测厚度,并经过跟踪移位处理,设计出了前馈AGC控制模型,针对带钢厚度波动及时调节本机架的轧制辊缝,实现提前预控的目的.实验结果表明,前馈AGC控制模型投入使用之后,带钢厚度精度得到明显提高.

基于递推规范变量分析的时变过程故障检测

由于规范变量分析(CVA)不适应过程的时变特性,容易把正常的过程改变识别为故障.因此,针对时变过程提出一种故障检测方法是十分必要的.采用指数权重滑动平均来更新过去观测矢量的协方差矩阵.递推CVA有较高的计算负荷是需要解决的关键问题.通过引入一阶干扰理论来递推更新Hankel矩阵的奇异值分解(SVD).与普通奇异值分解相比,显著降低了递推算法的计算负荷.将提出的基于一阶干扰理论的递推规范变量分析(RCVA-FOP)应用于田纳西伊斯曼化工过程中.仿真结果表明,所提出方法不仅能有效适应过程的时变特性,而且可以有效检测到两种类型的故障.