基于模型驱动的650mm UCM单机架可逆轧机虚拟现实系统开发

发布时间：2017-12-02 00:17

  本文关键词：基于模型驱动的650mm UCM单机架可逆轧机虚拟现实系统开发

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【摘要】：虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)为计算机与用户之间提供了一种更为理想化的人-机界面形式,目前在冶金企业生产线模拟和设备、工艺流程展示等方面已有应用,但与轧制过程模型相结合的仿真系统研究尚不成熟。进入二十一世纪以来,我国钢铁工业经历了最为快速的发展阶段,在轧制理论模型、工业在线控制和轧制过程虚拟仿真技术等方面取得了极为辉煌的成果。与此同时,计算机软硬件能力的不断提升,有力支撑了工业虚拟现实系统的快速发展,为实现轧制模型与虚拟现实技术的有机结合奠定了坚实基础。本文在燕山大学国家冷轧板带装备及工艺技术工程研究中心开放课题“大型轧机虚拟现实仿真系统开发应用及其关键技术研究”的支持下,以中心中试车间650mm UCM四/六辊冷热轧机为对象,开展基于模型驱动的轧制过程虚拟现实系统开发研究,主要研究内容包括:(1)采用VRML虚拟建模语言和模块化设计理念,建立了650mm六辊轧机和中试车间虚拟场景;(2)通过整合现有轧制模型,在MATLAB软件平台上编制了轧制规程优化设计计算程序。利用VRML与MATLAB之间的通信功能,开发了UCM轧机辊缝调节、中间辊横移等部件分解动作的模型驱动接口,实现了轧制数学模型驱动下真实轧制过程的三维虚拟现实呈现;(3)提出了基于VRML高程网格(Elevation Grid)节点三维复杂曲面建模的虚拟带钢技术,利用带钢出口张应力横向分布和板带屈曲判别模型,开发建立了冷轧带钢板形缺陷预测及其三维虚拟显示系统,实现了带钢轧制过程的边浪、中浪等常见板形缺陷的量化解析预测、三维动态可视化呈现。并结合国内某厂2230mm冷连轧机组出口板形仪实测数据,对浪形缺陷几何参数预测结果、屈曲判别模型进行了验证,二者吻合良好,为虚拟轧制和虚拟板形仪系统的开发奠定了基础。(4)采用MATLAB/GUI界面作为虚拟轧制系统的支撑平台,将轧机虚拟现实系统及驱动其运转工作的轧制模型程序嵌入,实现轧机参数输入、轧制规程制定、板形控制预设定等各项参数数据设置,完成轧制过程动态仿真、轧后板形缺陷预测及动态呈现,根据结果显示数据,给定板形调控建议。通过上述研究,解决了虚拟轧机与虚拟带钢三维场景的模型驱动问题,开发了一套集虚拟现实技术、轧制仿真技术、轧制模型、人机交互控制、数据管理等技术手段于一体的虚拟轧制仿真系统,使得在不影响实际生产的情况下进行模拟操作演示和科学实验成为可能,对新的轧制理论模型开发与验证、工业控制模型快速移植、工艺人员培训以及推动中心的信息化建设等具有积极作用。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG333

【参考文献】

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本文编号：1242976