连铸虚拟交互系统的设计与实现
发布时间：2022-06-03 19:25
连铸即为连续铸钢的简称,是将液态钢水连续浇铸成固态铸坯的工艺过程。连铸设备构造复杂,工业现场环境恶劣。随着钢铁工业的发展,企业对安全生产、节能减耗以及产品质量等方面的要求日益提高,与此同时,对连铸过程的教学与仿真也提出了新的需求。将虚拟现实技术与板坯连铸过程有机结合,构建了连铸虚拟交互系统。通过3D建模软件和虚拟现实引擎,搭建连铸车间的虚拟场景和虚拟设备,并依据钢厂实际控制方式设计控制面板和控制接口。使用户可通过控制面板或者外部可编程逻辑控制器对虚拟设备进行控制,实现虚拟交互。此外,系统中添加了针对连铸工艺和设备的讲解,提高了教学仿真的实用性。在此基础上,重点研究了连铸二次冷却区域的板坯温度控制及仿真。建立了板坯凝固传热数学模型,通过数值模拟的方法来获取铸坯的温度分布。为了使铸坯温度分布满足各项冶金准则,寻求最优的冷却水分布配比,引入了改进的混沌遗传算法,并设计了适应度函数及约束条件。以国内某钢厂的板坯连铸过程为研究对象进行仿真实验,验证了算法的有效性。设计的连铸虚拟交互系统,为学校或企业针对连铸环节的培训提供了一种虚拟与现实相结合的闭环交互式操作与控制解决方案,其中对于二冷区铸坯冷却...
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 连铸及其培训仿真的研究进展
1.2.2 虚拟现实的发展及其在冶金领域的应用
1.3 主要研究内容及论文结构
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 论文结构
第2章 虚拟现实技术及虚拟场景开发
2.1 虚拟现实技术及其特点
2.1.1 虚拟现实技术的特征
2.1.2 虚拟现实技术的分类
2.2 连铸虚拟现实场景开发工具
2.2.1 设计方案
2.2.2 三维建模工具的选择
2.2.3 虚拟现实引擎选择
2.3 连铸虚拟场景的开发
2.3.1 三维建模
2.3.2 基于Unity3D的场景开发
第3章 连铸虚拟设备的交互控制
3.1 连铸的工艺流程
3.2 交互控制的实现方案
3.3 虚拟场景的二次开发
3.3.1 虚拟场景的接口设置
3.3.2 Winform下的二次开发
3.4 PLC与虚拟设备的交互控制
3.4.1 PLC与虚拟设备的连接链路
3.4.2 转接箱的设计
3.4.3 交互控制应用
第4章 基于凝固传热模型的铸坯温度分布仿真
4.1 铸坯凝固传热数学模型
4.1.1 建立传热微分方程
4.1.2 模型的初始条件和边界条件
4.1.3 热物性参数的选择
4.1.4 数学模型求解
4.2 铸坯冷却过程模拟仿真的设计与实现
4.2.1 铸坯冷却仿真系统的结构设计
4.2.2 仿真界面设计
4.2.3 仿真程序设计及仿真结果可视化输出
第5章 基于混沌遗传算法的板坯连铸二冷配水优化
5.1 铸坯二次冷却工艺
5.1.1 二次冷却的作用
5.1.2 铸坯冷却制度原则
5.1.3 钢的高温脆性对二冷的影响
5.1.4 二次冷却水的控制方法
5.1.5 二次冷却的智能优化
5.2 混沌遗传算法在二冷控制中的实现方法
5.2.1 混沌遗传算法的基本思想
5.2.2 Tent混沌映射序列
5.2.3 适应度函数设计
5.2.4 算法实现步骤
5.3 仿真结果及实验分析
结论
参考文献
致谢
导师简介
企业导师简介
作者简介
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型结晶器基本参数研究及其内钢液行为仿真[J]. 周超,任素波,张兴中,刘晶晶,白明华. 中国机械工程. 2016(11)
[2]倒角结晶器铜板实际温度场数值仿真[J]. 任飞飞,张慧,王伟宁,王明林. 钢铁. 2015(04)
[3]薄板坯连铸结晶器内钢液流动与传热及凝固耦合的数值模拟[J]. 岳强,翟张霞,裴晓航,张炯,王建军. 过程工程学报. 2015(02)
[4]数值模拟研究在连续铸钢课程教学中的应用[J]. 王宏丹. 重庆与世界(学术版). 2015(03)
[5]方坯连铸二冷配水离线仿真软件的开发与应用[J]. 张淑艳,韩伟,张金红. 河北企业. 2014(12)
[6]连铸实训教学系统的设计与开发[J]. 茹家胜,罗志国. 辽宁科技学院学报. 2014(04)
[7]基于改进蛙跳算法的连铸二冷配水制度优化[J]. 张春娜,王锡钢,李轶然. 计算机仿真. 2014(06)
[8]虚拟交互学习在钢铁冶金教学中的应用[J]. 宋卓斐,李运刚,李俊国. 教育教学论坛. 2014(11)
[9]连铸教学中仿真软件的应用分析[J]. 于万松. 现代企业教育. 2014(02)
[10]基于混沌粒子群的连铸二冷配水制度优化研究[J]. 李轶然,汪琦,敖广武,郭盛兴,张春娜. 铸造技术. 2013(05)
博士论文
[1]板坯连铸二次冷却过程仿真及工艺优化[D]. 王兆峰.大连理工大学 2013
硕士论文
[1]基于Unity 3D的船舶舵机舱虚拟现实设计与研究[D]. 李治军.大连海事大学 2014
[2]基于BP-GA算法的板坯连铸二冷水动态控制模型研究[D]. 占贤辉.重庆大学 2007
[3]基于VR的板坯连铸机仿真技术研究[D]. 石勇.武汉理工大学 2006
本文编号：3653337
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 连铸及其培训仿真的研究进展
1.2.2 虚拟现实的发展及其在冶金领域的应用
1.3 主要研究内容及论文结构
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 论文结构
第2章 虚拟现实技术及虚拟场景开发
2.1 虚拟现实技术及其特点
2.1.1 虚拟现实技术的特征
2.1.2 虚拟现实技术的分类
2.2 连铸虚拟现实场景开发工具
2.2.1 设计方案
2.2.2 三维建模工具的选择
2.2.3 虚拟现实引擎选择
2.3 连铸虚拟场景的开发
2.3.1 三维建模
2.3.2 基于Unity3D的场景开发
第3章 连铸虚拟设备的交互控制
3.1 连铸的工艺流程
3.2 交互控制的实现方案
3.3 虚拟场景的二次开发
3.3.1 虚拟场景的接口设置
3.3.2 Winform下的二次开发
3.4 PLC与虚拟设备的交互控制
3.4.1 PLC与虚拟设备的连接链路
3.4.2 转接箱的设计
3.4.3 交互控制应用
第4章 基于凝固传热模型的铸坯温度分布仿真
4.1 铸坯凝固传热数学模型
4.1.1 建立传热微分方程
4.1.2 模型的初始条件和边界条件
4.1.3 热物性参数的选择
4.1.4 数学模型求解
4.2 铸坯冷却过程模拟仿真的设计与实现
4.2.1 铸坯冷却仿真系统的结构设计
4.2.2 仿真界面设计
4.2.3 仿真程序设计及仿真结果可视化输出
第5章 基于混沌遗传算法的板坯连铸二冷配水优化
5.1 铸坯二次冷却工艺
5.1.1 二次冷却的作用
5.1.2 铸坯冷却制度原则
5.1.3 钢的高温脆性对二冷的影响
5.1.4 二次冷却水的控制方法
5.1.5 二次冷却的智能优化
5.2 混沌遗传算法在二冷控制中的实现方法
5.2.1 混沌遗传算法的基本思想
5.2.2 Tent混沌映射序列
5.2.3 适应度函数设计
5.2.4 算法实现步骤
5.3 仿真结果及实验分析
结论
参考文献
致谢
导师简介
企业导师简介
作者简介
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型结晶器基本参数研究及其内钢液行为仿真[J]. 周超,任素波,张兴中,刘晶晶,白明华. 中国机械工程. 2016(11)
[2]倒角结晶器铜板实际温度场数值仿真[J]. 任飞飞,张慧,王伟宁,王明林. 钢铁. 2015(04)
[3]薄板坯连铸结晶器内钢液流动与传热及凝固耦合的数值模拟[J]. 岳强,翟张霞,裴晓航,张炯,王建军. 过程工程学报. 2015(02)
[4]数值模拟研究在连续铸钢课程教学中的应用[J]. 王宏丹. 重庆与世界(学术版). 2015(03)
[5]方坯连铸二冷配水离线仿真软件的开发与应用[J]. 张淑艳,韩伟,张金红. 河北企业. 2014(12)
[6]连铸实训教学系统的设计与开发[J]. 茹家胜,罗志国. 辽宁科技学院学报. 2014(04)
[7]基于改进蛙跳算法的连铸二冷配水制度优化[J]. 张春娜,王锡钢,李轶然. 计算机仿真. 2014(06)
[8]虚拟交互学习在钢铁冶金教学中的应用[J]. 宋卓斐,李运刚,李俊国. 教育教学论坛. 2014(11)
[9]连铸教学中仿真软件的应用分析[J]. 于万松. 现代企业教育. 2014(02)
[10]基于混沌粒子群的连铸二冷配水制度优化研究[J]. 李轶然,汪琦,敖广武,郭盛兴,张春娜. 铸造技术. 2013(05)
博士论文
[1]板坯连铸二次冷却过程仿真及工艺优化[D]. 王兆峰.大连理工大学 2013
硕士论文
[1]基于Unity 3D的船舶舵机舱虚拟现实设计与研究[D]. 李治军.大连海事大学 2014
[2]基于BP-GA算法的板坯连铸二冷水动态控制模型研究[D]. 占贤辉.重庆大学 2007
[3]基于VR的板坯连铸机仿真技术研究[D]. 石勇.武汉理工大学 2006
本文编号：3653337
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3653337.html
