连铸机结晶器水温–无模型自适应控制

过程：钢铁连铸机是现代化钢铁厂中的关键设备。连铸机使钢水凝固成钢胚，供轧钢机生产钢板。钢水在形状、厚度和宽度确定的模具中冷却。模具由钢水箱附上水冷铜片组成，形成一个矩形。模具钢水冷却中大量连铸机冷却水的抽取是一个高压过程。由于水温影响钢胚的品质，这是一个临界质量的相关过程变量，需要加以严格控制。

应用实例：Nucor Steel’s Decatur，阿拉巴马州工厂的连铸机冷却水系统给两台９０毫米板坯连铸机供应非接触式冷却水。如图所示，水泵用来给２号连铸机供应结晶水。由于结晶水离开连铸机时太热，所以通过３个热交换器进行冷却。结晶水的温度通过操纵冷却水流量来进行控制。

控制问题: 在稳定状态时，PID控制可以保持结晶水的温度。但是当连铸机启动或出料时，可能有多达华氏8度的偏差，这将会导致产品质量出现问题。而且，该系统对环境温度变化比较敏感，需要重新对PID控制器进行调整。

方案：用一个SISO MFA控制器通过操纵全部的3个冷却水阀门来控制连铸机结晶水温度。由于存在一个大的滞后时间，用一个Anti-delay MFA控制器与SISO MFA控制器串联控制实际供应的结晶水温度。一个Feedforward MFA控制器用于对大的扰动进行前馈补偿。

MFA控制结果：如上图曲线变化趋势所示，正常运行期间以及连铸机起动或出料时，MFA控制器都可以将供应结晶水温度控制在正负１度中变化。达到了更加一致的传热率，产品质量得到改善。