Введение
1 Проблема разработки энергоэффективной инновационной технологии индукционного нагрева металла перед обработкой давлением 13
1.1 Традиционные технологии нагрева металла перед обработкой давлением 13
1.1.1 Пламенные печи 13
1.1.2 Установки индукционного нагрева 14
1.1.3 Установки кондукционного нагрева 15
1.1.4 Печи сопротивления 16
1.1.5 Сравнительный анализ различных технологий нагрева металла 16
1.2 Инновационная энергосберегающая технологии индукционного нагрева
алюминиевых заготовок, вращающихся в магнитном поле постоянного тока.. 18
1.2.1 Современное состояние проблемы численного моделирования полей температур и термонапряжений в процессе индукционного нагрева вращающихся заготовок 23
1.2.2 Техническая реализация новой технологии индукционного нагрева..26
1.2.3 Современные методы оптимального проектирования и управления процессами индукционного нагрева 33
2 Математическое моделирование процесса нагрева алюминиевых заготовок, вращающихся в магнитном поле постоянного тока 38
2.1 Аналитическое описание процесса индукционного нагрева 38
2.1.1 Аналитическое решение электромагнитной и тепловой задач 38
2.1.2 Аналитический расчет полей термонапряжений, возникающих в сплошном цилиндре 49
2.1.3 Аналитический расчет механических напряжений, возникающих во вращающемся цилиндре за счет центробежных сил 52
2.2 Численное моделирование процесса индукционного нагрева 54
2.2.1 Численная двумерная модель температурных полей 58
2.2.2 Численная двумерная модель полей термонапряжений 62
2.2.3 Численное моделирование механических напряжений, возникающих во вращающемся цилиндре за счет центробежных сил 67
2.2.4 Параметрическое исследование численной модели процесса нагрева.70 Оптимальное управление процессом индукционного нагрева алюминиевых заготовок, вращающихся в магнитном поле постоянного тока 78
3.1 Задача оптимального по быстродействию управления процессом нагрева 78
3.1.1 Постановка задачи оптимального по быстродействию управления...78
3.1.2 Решение задачи оптимального управления
3.1.2.1 Решение ЗОУ для случая є0 =є а 93
3.1.2.2 Решение ЗОУ для случая є0 =в9, 95
3.1.2.3 Решение ЗОУ для случая е є0 єЦ, 97
3.2 Задача оптимального по быстродействию управления процессом нагрева с учетом фазовых ограничений 101
3.2.1 Учет ограничения на максимально допустимую температуру в процессе нагрева 101
3.2.1.1 Постановка задачи оптимального управления с учетом ограничения на максимально допустимую температуру 101
3.2.1.2 Алгоритм оптимального управления с учетом ограничения на максимально допустимую температуру 102
3.2.1.3 Решение задачи оптимального управления с учетом ограничения на максимально допустимую температуру 105
3.2.2 Учет ограничения на максимально допустимое термонапряжение в процессе нагрева 107
3.2.2.1 Постановка задачи оптимального управления с учетом ограничения на максимально допустимое термонапряжение.. 107
3.2.2.2 Алгоритм оптимального управления с учетом ограничения на максимально допустимое термонапряжение 108
3.2.2.3 Решение задачи оптимального управления с учетом ограничения на максимально допустимое термонапряжение 110
3.3 Совместный учет ограничений на максимально допустимые температуру и термонапряжение в процессе нагрева 112
3.3.1 Постановка задачи с учетом ограничений на максимально допустимые температуру и термонапряжение в процессе пагрева... 112
3.3.2 Алгоритм оптимального управления с учетом ограничений на максимально допустимые температуру и термонапряжение в процессе нагрева 113
3.3.3 Решение задачи с учетом ограничений на максимально допустимые температуру и термонапряжение в процессе нагрева 115
3.4 Задача оптимального управления процессом нагрева по критерию расхода энергии 119
3.5 Анализ экономической эффективности процесса индукционного нагрева алюминиевых заготовок, вращающихся в магнитном поле постоянного тока.. 121
3.5.1 Экономический эффект от внедрения инновационной технологии индукционного нагрева 121
3.5.2 Экономические показатели алгоритмов оптимального управления процессом нагрева 124
4 Структурно-параметрический синтез оптимальной системы управления процессом нагрева алюминиевых заготовок, вращающихся в магнитном поле постоянного тока 128
Заключение 141
Библиографический список
