Study on neural network proportional-integration-differential (PID) control strategy of the molten metal pool level in the twin roll casting process

Estudio de la estrategia de control proporcional-integración-diferencial (PID) por red neuronal del nivel de la piscina de metal fundido en el proceso de fundición de doble rodillo

En el proceso de fundición de doble rodillo, la forma de controlar con precisión el nivel de la piscina de metal fundido es un problema clave para producir bandas de alta calidad. En este artículo, el modelo matemático sobre el control del nivel de la piscina se establece sobre la base de las características del proceso. Mientras tanto, se analizan las limitaciones de la estrategia de control PID tradicional debido al cambio en tiempo real de la separación entre rodillos y la velocidad de los rodillos. Además, se aplica la red neuronal para optimizar de forma adaptativa los parámetros de control PID y las simulaciones muestran que la estrategia PID de red neuronal puede controlar con precisión el nivel de la piscina de metal fundido en el proceso de fundición de doble rodillo bajo la condición de múltiples factores que interfieren.

INTRODUCCIÓN

En el proceso de fundición de doble rodillo, el metal fundido se vierte en la piscina formada por dos rodillos que giran en sentido opuesto y dos diques laterales, a continuación se solidifica en poco tiempo y se enrolla en forma de banda fina [1-3]. Esta tecnología acorta enormemente el proceso de producción de bandas metálicas porque se eliminan una serie de procedimientos convencionales de producción de bandas, como la colada continua y el laminado en caliente. En el proceso, el nivel del baño de metal fundido es un factor importante que afecta a la uniformidad del espesor y a la calidad de la superficie de la banda, aunque el nivel del baño está influido por muchos parámetros del proceso, como la altura del tapón, la separación del rodillo y la velocidad de colada, y existen características variables en el tiempo, no lineales e histéricas entre estos parámetros, por lo que es difícil controlar con precisión el nivel del baño de metal fundido. Recientemente, muchos estudiosos han hecho muchos esfuerzos para resolver el problema. En [4], se utilizó un controlador PID difuso para controlar el nivel de la piscina, pero los parámetros de control deben determinarse de acuerdo con la experiencia de los expertos, lo que significa que la precisión y la instantaneidad del control no pueden garantizarse. En [5], se aplicó una red neuronal difusa para resolver el problema, pero la estructura de la red difusa es tan compleja que en la mayoría de los casos no puede utilizarse en la producción industrial real. En este trabajo se presenta una estrategia de control del nivel de la piscina de metal fundido utilizando una red neuronal y control PID, que se autoadapta bajo perturbaciones multifactoriales. Las simulaciones muestran que la precisión del control, la robustez y el tiempo de respuesta del nivel de la piscina mejoran considerablemente en comparación con el método de control PID tradicional.