本书主要介绍主要介绍热连轧过程数字化系统结构、数据清洗及全流程数据集成、数据驱动的数字孪生模型、轧制全流程多目标优化控制、非稳态过程三维形貌感知与协调优化控制、板形与板凸度数字化建模及协调优化控制以及关键质量指标的预测控制及实现方法等系列数字化关键技术研发及其工业化应用。 本书可供钢铁企业管理层和工程技术人员阅读，也可供冶金自动化技术的科研、设计、生产维护人员以及大专院校的自动化、计算机、机电专业师生参考。

孙杰，男，1984年9月出生，副教授，主要从事板带轧制自动化与智能化控制技术等方面的工作。主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金面上项目、国家智能制造装备发展专项课题等5项国家级项目，取得了数据和机理融合的轧制全流程板形控制、轧制过程力能与振动数学模型、连轧非稳态过程感知与多机架协调优化等多项成果。作为主要执行人开发了具有自主知识产权的板带轧制自动控制系统，完成了30余条冷热轧轧制生产线控制系统的研发与调试项目，包括国内首套完全自主研发的酸洗冷连轧控制系统，厚度、板形精度与控制系统运行稳定性等关键指标达到了国际先进水平，获得了良好的经济社会效益。发表论文50余篇，其中以第一作者通讯作者在APM、IJMS、JMPT、ASOC等期刊发表SCI检索论文16篇，授权发明专利17项、软件著作权4项，副主编专著教材2部。入选辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才。

第1章绪论....PAGEREF _Toc112097230 \h1 第2章热连轧过程数字化系统结构...PAGEREF _Toc112097231 \h4 2.1数字化系统系统架构....PAGEREF _Toc112097232 \h4 2.2数据平台....PAGEREF _Toc112097233 \h5 2.3数据驱动模型....PAGEREF _Toc112097234 \h5 2.4数字化装备....PAGEREF _Toc112097235 \h6 2.5智能制造标准体系....PAGEREF _Toc112097236 \h7 第3章数据清洗及全流程数据集成...PAGEREF _Toc112097237 \h9 3.1热连轧数据通讯....PAGEREF _Toc112097238 \h9 3.2热连轧数据储存和分类....PAGEREF _Toc112097239 \h12 3.2.1热连轧数据储存....PAGEREF _Toc112097240 \h12 3.2.2热连轧数据分类....PAGEREF _Toc112097241 \h14 3.3热连轧数据采集和处理....PAGEREF _Toc112097242 \h17 3.3.1数据采集方法....PAGEREF _Toc112097243 \h17 3.3.2数据的预处理....PAGEREF _Toc112097244 \h19 3.3.3数据的多样本处理....PAGEREF _Toc112097245 \h19 3.3.4多样本处理应用实例....PAGEREF _Toc112097246 \h24 3.4数据平台....PAGEREF _Toc112097247 \h24 3.4.1生产工艺质量数据集成平台....PAGEREF _Toc112097248 \h24 3.4.2全流程工艺质量管控系统...PAGEREF _Toc112097249 \h26 第4章数据驱动的数字孪生模型....PAGEREF _Toc112097250 \h29 4.1温度控制模型....PAGEREF _Toc112097251 \h29 4.1.1温降理论模型研究....PAGEREF _Toc112097252 \h29 4.1.2精轧区温度预报模型研究...PAGEREF _Toc112097253 \h40 4.1.3温度预报优化策略....PAGEREF _Toc112097254 \h44 4.2厚度控制模型....PAGEREF _Toc112097255 \h52 4.2.1轧制力能参数模型....PAGEREF _Toc112097256 \h52 4.2.2辊缝位置模型....PAGEREF _Toc112097257 \h57 4.2.3厚度控制自学习策略研究...PAGEREF _Toc112097258 \h63 第5章轧制全流程多目标优化控制...PAGEREF _Toc112097259 \h78 5.1控制系统模型逻辑....PAGEREF _Toc112097260 \h78 5.1.1模型设定计算....PAGEREF _Toc112097261 \h78 5.1.2穿带自适应....PAGEREF _Toc112097262 \h90 5.1.3模型自学习....PAGEREF _Toc112097263 \h92 5.2全流程负荷分配智能优化....PAGEREF _Toc112097264 \h97 5.2.1目标函数构建....PAGEREF _Toc112097265 \h97 5.2.2效果分析....PAGEREF _Toc112097266 \h98 5.3加热炉智能燃烧控制....PAGEREF _Toc112097267 \h103 5.3.1加热炉在线温度预报模型的建立...PAGEREF _Toc112097268 \h104 5.3.2加热炉空燃比自寻优策略...PAGEREF _Toc112097269 \h105 5.3.3煤气流量智能集成优化设定策略...PAGEREF _Toc112097270 \h106 5.3.4加热炉炉温智能优化模型...PAGEREF _Toc112097271 \h107 第6章非稳态过程三维形貌感知与协调优化控制...PAGEREF _Toc112097272 \h109 6.1 ILQ理论及其控制器设计....PAGEREF _Toc112097273 \h109 6.1.1 ILQ理论介绍....PAGEREF _Toc112097274 \h109 6.1.2 ILQ控制器的设计....PAGEREF _Toc112097275 \h113 6.1.3基于ILQ理论的厚度-活套控制器的设计....PAGEREF _Toc112097276 \h119 6.1.4 ILQ设计算法分析....PAGEREF _Toc112097277 \h127 6.2 MPC算法及其控制器设计....PAGEREF _Toc112097278 \h132 6.2.1 MPC算法介绍....PAGEREF _Toc112097279 \h132 6.2.2厚度-活套系统MPC控制器的设计实例....PAGEREF _Toc112097280 \h137 6.3控制效果分析....PAGEREF _Toc112097281 \h139 6.3.1响应性能分析....PAGEREF _Toc112097282 \h139 6.3.2抗干扰性能分析....PAGEREF _Toc112097283 \h143 6.3.3鲁棒性能分析....PAGEREF _Toc112097284 \h148 第7章板形与板凸度数字化建模及协调优化控制...PAGEREF _Toc112097285 \h159 7.1混合MEA-MLP法的热连轧带钢出口板形预测模型....PAGEREF _Toc112097286 \h159 7.1.1建模数据的收集与处理....PAGEREF _Toc112097287 \h160 7.1.2 MEA-MLP模型建模理论介绍....PAGEREF _Toc112097288 \h166 7.1.3模型预测结果分析....PAGEREF _Toc112097289 \h174 7.1.4基于MIV的参数敏感性分析...PAGEREF _Toc112097290 \h187 7.2混合FOA-GRNN法的弯辊力预测模型....PAGEREF _Toc112097291 \h189 7.2.1 GRNN概述....PAGEREF _Toc112097292 \h189 7.2.2 FOA原理与基本操作....PAGEREF _Toc112097293 \h191 7.2.3 FOA-GRNN弯辊力预测模型的建立....PAGEREF _Toc112097294 \h193 7.2.4弯辊力预测模型结果及分析....PAGEREF _Toc112097295 \h195 第8章关键质量指标的预测控制及实现方法....PAGEREF _Toc112097296 \h202 8.1热连轧多机架运行协调优化....PAGEREF _Toc112097297 \h202 8.1.1热连轧单机架厚度-活套协调优化控制...PAGEREF _Toc112097298 \h202 8.1.2热连轧多机架分布式协调优化....PAGEREF _Toc112097299 \h205 8.2加热炉在线炉温协调优化控制方法....PAGEREF _Toc112097300 \h209 8.2.1加热炉在线炉温优化问题的描述....PAGEREF _Toc112097301 \h209 8.2.2自适应Entropy-TOPSIS方法的权值在线调整与滚动优化....PAGEREF _Toc112097302 \h211 8.2.3变时域滚动优化求解...PAGEREF _Toc112097303 \h213 8.2.4仿真实验与分析....PAGEREF _Toc112097304 \h218 8.3基于傅里叶神经算子的温度场GPU加速与自适应重采样随机搜索算法....PAGEREF _Toc112097305 \h223 8.3.1基于自适应重采样的随机搜索算法....PAGEREF _Toc112097306 \h223 8.3.2 Fourier neural operator.PAGEREF _Toc112097307 \h227 8.3.3基于傅里叶神经算子的温度场GPU加速....PAGEREF _Toc112097308 \h230 8.3.4基于傅里叶神经算子的温度场加速的自适应重采样随机搜索算法实验....PAGEREF _Toc112097309 \h238 第9章总结与展望....PAGEREF _Toc112097310 \h242