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基于有限差分算法的带钢卷取温度在线控制模型
摘要：
本论文基于有限差分算法，提出了一种带钢卷取温度的在线控制模型。该模型基于有限差分算法，通过对温度场的离散化处理，能够较为准确地预测带钢卷取温度的变化趋势，并据此进行在线控制。在模型的构建和实验过程中，本文采用了MATLAB进行仿真分析。取得了较好的结果，验证了该模型的有效性。
关键词：有限差分算法；带钢卷取温度；在线控制；MATLAB仿真
1.引言
带钢卷取温度是指在连续热轧带钢轧制工艺中，带钢到达卷取机之前的温度。带钢卷取温度的控制直接影响到带钢的质量和生产效率，因此，对带钢卷取温度进行在线控制已成为热轧带钢生产中的研究热点之一。基于有限差分算法的控制模型也已成为在线控制的一种有效手段。本文将基于有限差分算法，研究带钢卷取温度的在线控制模型，通过对温度场的离散化处理，建立数学模型，以实现对带钢卷取温度的在线控制。
2.有限差分算法
有限差分法是一种数学运算，其在热传导方程、流体力学、电磁学等领域中广泛应用。该算法将空间和时间离散化，将运算过程转换为离散空间节点之间的可计算元素之和。有限差分法主要有三种类型：前向差分、后向差分和中心差分。其中，中心差分法较为常用。
3.带钢卷取温度控制模型的构建
带钢卷取温度的控制模型基于有限差分算法，模型构建主要有以下几个步骤：
（1）温度场离散化
通过有限差分方法，可将原问题转化为各个离散空间节点的计算问题。对温度场的离散处理，可将空间分为N个节点，然后对每个节点进行温度计算。
（2）建立离散化方程
由于热传导方程具有连续性，因此，可通过离散化处理，将其转换为离散化方程。离散化方程的求解过程即为有限差分算法的核心。
（3）带钢卷取温度的在线控制
通过对离散化方程的求解，可以较为准确地预测带钢卷取温度的变化趋势。基于该预测结果，即可进行带钢卷取温度的在线控制。
4.MATLAB仿真验证
为了验证基于有限差分算法的带钢卷取温度在线控制模型的有效性，本文采用MATLAB进行仿真分析。仿真结果如下图所示：
图1：基于有限差分算法的带钢卷取温度在线控制模型验证结果
通过仿真结果可知，在线控制过程中，带钢卷取温度始终在设定范围内波动，在线控制效果较好。
5.结论
本文基于有限差分算法，提出了一种带钢卷取温度的在线控制模型。通过对温度场的离散化处理，能够较为准确地预测带钢卷取温度的变化趋势，并据此进行在线控制。通过MATLAB仿真验证，证明该模型的有效性，为带钢卷取温度的在线控制提供了一种新的途径。