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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(10)申请公布号CN102779216A
(43)申请公布日2012.11.14
(21)申请号CN201210266188.5
(22)申请日2012.07.30
(71)申请人杭州电子科技大学
地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街
(72)发明人徐哲车栩龙孔亚广何必仕薛安克
(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司
代理人杜军
(51)Int.CI
G06F17/50
权利要求说明书说明书幅图
(54)发明名称
基于有限元模型的电磁感应加热过
程系统辨识方法
(57)摘要
本发明公开了一种基于有限元模型
的电磁感应加热过程系统辨识方法。本发
明采用ANSYS软件建立钢坯电磁感应加
热有限元模型,求解实现对钢坯的感应加
热过程的模拟,获得模拟数据。将有限元
模拟给出的系统输入和输出时间历程数据
代替实验数据,并采用最小二乘的系统辨
识方法处理此输入和输出时间历程数据,
从而得到系统的响应特性参数。本发明吸
取感应加热有限元建模的优势,克服有限
元模型因阶次高无法直接用于控制的弊
端,用于感应加热过程的温度控制器设
计,可保证感应加热器的性能。
法律状态
法律状态公告日法律状态信息法律状态
权利要求说明书
1.基于有限元模型的电磁感应加热过程系统辨识方法,其特征在于该方法包括以下
步骤:br步骤1.连铸钢坯电磁感应加热过程有限元建模;
br所述的连铸钢坯电磁感应加热过程有限元建模是采用商业有限元软件
ANSYS建立有限元感应加热过程模型,具体建模如下:步骤1-1:将钢坯分为
120段,取其中任意一段的四分之一进行建模;br步骤1-2:利用ANSYS
自身的前处理器创建或从其它建模软件中读入几何模型;br步骤1-3:
在电磁场分析部分,设定远场区域边缘处磁势为零,钢坯中心施加磁力线平行边界
条件;激励源电流通过感应线圈内侧横界面时是均匀分布的,它作为电磁场的激励
条件;钢坯、感应器线圈与空气的网格单元采用相同的SOLID117六面体单元;
br步骤1-4:定义750℃—1200℃温度范围内钢坯的相对磁导率、电阻率,
感应器线圈的相对磁导率,空气的相对磁导率;br步骤1-5:在温度
场分析部分,将感应器线圈与空气都设置为空单元,钢坯改为SOLID97单元,只
计算钢坯区域的热场,钢坯周围的空气初始温度设定为常数;与空气接触的钢坯表
面,只计算与空气网格节点进行辐射热交换;br步骤1-6:定义750℃—
1200℃温度范围内钢坯的导热系数、比热容、密度、钢坯表面的热辐射系数、波兹
曼常数;br步骤1-7:划分钢坯网格时越靠近感应器线圈越密,网格密
度由表面向中心递减;br步骤1-8:采用顺序耦合法进行电磁-热之间
的耦合计算,首先根据初始条件的温度场,确定材料的物性参数,求解电磁场问题,
这样得到了电磁场输出的热生成率,作为热场所需的内热源输入,然后对热场进行
计算,同时根据此时钢坯温度场的分布,去修正材料的物性参数,再去求解电磁场,
如此循环下去,直到达到设定的加热时间;br步骤2.电磁感应加热过
程模拟仿真,具体是:br步骤2-1.保持中频电源输出功率
u
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