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燕山大学研究生导师介绍:刘宏民

  刘宏民,男,1959年6月生,1976年8月参加工作,1986年5月入党,东北重型机械学院(现燕山大学)博士研究生毕业,获工学博士学位[1],1993年9月~1994年9月,意大利罗马大学机械系访问学者,现任燕山大学校长,燕山大学机械工程学院轧机研究所教授、博士研究生导师。

  ►个人经历

  1988年10月至1990年12月,任燕山大学轧机研究所副所长,

  1996年02月至1998年09月,任燕山大学研究生部主任、学位办主任,

  1999年09月,任燕山大学副校长,

  2003年09月,任燕山大学党委副书记、校长

  研究方向:板带轧机设计及控制,三维轧制理论及数值方法

  ►荣誉奖励

  国家百千万人才工程1997年度第一、二层次人选,

  国务院政府特贴专家,

  教育部优秀骨干教师;

  燕赵学者;

  2004年度国家科技进步二等奖;

  2011年度国家科技进步二等奖[2];

  获部级科技进步一等奖一项,二等奖三项;

  2006年全国“五一劳动奖章”获得者;

  出版专著二部,在国内外发表学术论文80篇。

  ►研究成果

  在国际上首创提出“模拟轧制过程三维变形的条元法”,主持国家自然科学基金、河北省自然科学基金、博士点基金、国家重点科技攻关及企业技术合作项目12项。在国内外科技刊物上发表60余篇论文,出版专著2部。是国家百千万人才工程第一、第二层次人选,教育部优秀骨干教师,中国工程院院士有效候选人。

  燕大刘宏民教授

  燕大刘宏民教授

  板形理论体系及设定控制数学模型研究获2003年河北省科技进步一等奖

  本课题为河北省自然科学基金项目。1998年完成了对“板形理论体系及设定控制数学模型”的研究,该项研究用三次样条函数条元法研究金属带材三维塑性变形,用影响函数法研究辊系弹性变形,用三次样条函数条元法研究轧后带材失稳,上述三项工作中的理论模型联立,形成了独具特色的板形理论体系和板形设定控制数学模型,在板形控制理论方面完成了开创性的工作,达到国际先进水平。研究成果应用于河北斌杨集团山海关冷轧带钢厂和邯钢集团衡水薄板有限公司,取得了明显的经济效益。

  获2003年度教育部提名国家科学技术奖自然科学奖二等奖。

  热轧辊型在线检测装置研制

  该项目来源于宝山钢铁公司。热带连轧辊型在线检测是指在轧机正常运转的情况下,对轧辊的表面形状进行检测。热带连轧检测是当前热带钢连轧机板形控制技术的前沿课题。本项目采用电涡流测距传感器作为辊型在线检测用传感器,研制了一种新的电涡流传感器径向运动和定位系统,并制定了辊型在线检测策略和数据处理方法。通过对模拟工况的实验研究表明,该成果可用于热轧现场的辊型在线检测。研究工作于2002年完成,填补了国内空白。

  高精度板带轧机板形控制的理论体系

  和机理—智能模型

  国家自然科学基金:50175095

  该研究建立了板带轧机板形控制的理论体系、机理模型和仿真软件。包括5个方面:轧件三维变形理论模型、轧辊变形理论模型、板形判别理论模型、板形模式识别理论模型、板形控制策略和传递矩阵法。对实际轧制过程进行数字仿真,并用工程数据验证,证明了本理论模型和仿真软件是可靠的。本项目在以下几个方面处于国内领先、国际先进水平:(1)形成板形控制理论体系;(2)提出板形判别的条元法;(3)提出板形模式识别的6参数输入、3参数输出的神经网络模型;(4)提出HC轧机板形控制策略;(5)基于智能模型的传递矩阵法。本项目在邯钢900HC六辊冷带钢轧机上已成功应用,弯辊力降低40%,成品率提高12%。目前正准备应用于邯钢1050HC六辊冷带钢轧机,进一步推广应用到国内其它冷轧机上。

  冷轧带钢厚度和板形控制模型

  技术开发

  该项目来源于重庆钢铁设计研究院。用条元法建立金属三维塑性变形模型,用分割模型影响系数法建立辊系的弹性变形模型,用条元法建立轧后带材的板形判别模型,用人工神经网络方法建立板形模式识别模型,将上述模型集成,形成板形预设定控制的数学模型,并开发了相应的仿真软件。该软件具有以下功能:(1)离线板形分析;(2)板形预设定控制;(3)轧机板形控制性能分析;(4)开发新的板形控制技术;(5)提高冷轧带钢厚度在线控制数学模型。

  研究工作于2001年完成。该成果已应用于重庆钢铁设计研究院项目投标技术分析论证中。

  刘宏民教授领导的课题组完成的“板带轧机板形控制的理论体系、数学模型、仿真软件及其应用”项目获得2004年国家科技进步二等奖。这是刘宏民教授20年来在板形理论和控制数学模型的科学研究中坚持自主创新取得的又一重大成果。

  2012年2月14日,在北京人民大会堂举行的2011年度国家科学技术奖励大会上,刘宏民教授科研团队与鞍山钢铁集团公司等单位合作完成的“冷轧板形控制核心技术自主研发与工业应用”项目成果获得国家科技进步二等奖。

  “冷轧板形控制核心技术自主研发与工业应用”项目是刘宏民教授所带领的科研团队获得的第二项国家科技进步奖。该项目实现了冷轧带钢板形检测这一核心关键技术的自主创新,实现了板形闭环控制的国产化,突破了国外的技术垄断和封锁,跨越提升了我国冷轧带钢板形控制技术水平,可用于新建冷轧机的高水平研制,现有轧机的改进提高,提升了我国冷轧机的装备水平[2]

  ►科研生涯

  1982年,刚从东北重型机械学院(燕山大学的前身)冶金机械专业毕业的刘宏民又考上了该校的硕士研究生,继续从事轧钢设备及工艺方向的研究工作。在选择自己的研究课题时,刘宏民面临了一次人生的重大抉择。刘宏民当时从事的是钢材产品中最主要的产品——板带钢的板形控制理论的研究工作。板形(平直度和板凸度)是板带材的重要质量指标,板带轧机是板带材生产的关键设备,板形控制是大中型板带轧机的关键技术和高难度技术。当时我国板形控制技术整体水平与国际先进水平相比相对落后,制约板形控制技术提高的瓶颈是关于板形理论和控制数学模型的研究滞后于技术的发展,缺乏先进的板形控制模型。当时,在板形基础理论研究方面主要依赖国际上占主导地位的“变分法”、“三维差分法”、“有限元法”、“边界元法”等理论方法。面对我国板形控制理论自主创新能力不强,特别是核心竞争力不强,存在着较大的对外依赖的现状,刘宏民决心走前人未走过的自主创新之路,用自主创新的科研成果推动科学和技术的发展进而推动社会进步,做出中国学者对人类的科学技术应有的贡献,即使可能浪费几年的时间甚至冒更大的风险,也在所不惜。目标确定之后,刘宏民便义无反顾地踏上了充满风险、挑战和希望的自主创新之路。

  经过5年持之以恒的探索和努力,刘宏民终于在1987年攻读博士学位期间首次提出了一种新的具有自主知识产权的应用于板带轧制过程仿真的一种新的数值计算方法——“条元法”。以“条元法”为新的板形控制理论的核心和特色,刘宏民教授及其所领导的课题组又进一步提出了完整、系统、实用的板形控制理论模型体系,在板带轧机板形控制的理论模型研究、仿真软件开发和工程技术提升方面做出了重大的、创造性的成就和贡献。其科研课题《板带轧机板形控制的理论体系、数学模型、仿真软件及其应用》经过近20年的逐步完善和发展,成功地应用于国内宝钢、攀钢、邯钢、西南铝加工厂、西南精密带钢厂等大型钢铁企业,取得了巨大的经济效益,仅在近5年内就获得2亿元的经济效益。刘宏民教授的上述成就和贡献,具有独立的知识产权,他丰富和发展了板形控制理论,形成了自己的特色。为板带轧机板形控制模型的研究开发提供了理论基础和数字仿真工具。为提升我国板带轧机板形控制水平,实现核心技术国产化,做出了重要贡献。

  刘宏民在科研领域为国家和社会做出的突出贡献得到了党和国家的充分肯定,刘宏民教授是国务院政府特殊津贴专家,教育部优秀教师,国家百千万人才工程1997年度第一、二层次人选。刘宏民教授承担了多个国家与河北省的科研项目与课题,其中模拟轧制过程条元法,1996年12月获原机械工业部科技进步二等奖;板形控制的机理模型与条元分析方法,2003年1月获教育部提名国家科学技术奖自然科学二等奖;工程三维轧制理论及其应用,1997年3月获原国家教委科技进步二等奖(甲类:自然科学奖);板形理论及其应用,1998年12月获国家机械工业局科技进步一等奖;板带轧机板形控制的理论体系、数学模型、仿真软件及其应用,2003年12月获河北省科技进步一等奖,2004年12月获国家科技进步二等奖。刘宏民教授先后出版专著两部,在国内外发表学术论文100余篇。刘宏民教授现在兼任全国高等教育学研究会理事、中国机械工业科学技术奖重型机械专业评审委员会委员等职务。

  ►人物事迹

  刘宏民校长在全校大会上发言

  刘宏民校长在全校大会上发言

  刘宏民教授于2003年9月被任命为燕山大学的校长。上任以后,刘宏民校长以改革为动力,以发展为主题,以超人的胆识和魄力不断推进体制改革与机制创新。2004年初,为全面提升学校的教学、科研和管理水平,刘宏民校长与燕山大学领导班子其他成员团结合作,以求实创新的精神大胆进行师资队伍与学科建设工程,科技创新与院士突破工程,教学改革与教学质量工程,大学生素质教育和毕业生就业工程,研究生创新教育与优秀博士学位论文工程,大学科技园发展建设工程,大学文化研究与大学排名工程,学校管理科学化、制度化和规范化工程,校园环境与校园文化建设工程,后勤社会化改革工程等十大工程建设。十大工程实施以来,整个学校的教学、科研和管理水平有了全面的提升,学校面貌焕然一新。2005年,燕大学科建设又取得了显著成绩,学校新增博士学位授权一级学科4个,博士学位授权二级学科、专业9个;新增硕士学位授权一级学科10个,硕士学位授权二级学科、专业20个;新增公共管理(MPA)专业学位授权点;新增2个省级重点学科。在2005年结束的全国优秀博士学位论文评选工作中,燕大有2篇论文获得全国优秀博士学位论文提名。在河北省普通高等学校强势特色学科群建设项目的申报工作中,燕大申报的4个项目均获得资助。2005年,燕大科研到款总经费为1.55亿元,其中纵向经费到款3000万元,横向经费1.25亿元,教师签署纵横向合同过亿元,纵向经费、横向经费及科研总经费三项指标都创学校历史新高;学校获国家863、973立项5项,合同额574万,再次刷新学校历史记录;获得国家自然科学基金18项,总合同额达837万元,立项数目、项目水平和立项经费为河北省高校之首位;获国家科技进步一等奖1项,国家科技进步二等奖1项,省部级奖9项(其中教育部、河北省科技进步奖各一项);鉴定成果24项,授权专利16项,软件登记3项;亚稳材料制备技术与科学重点实验室已被科技部批准列入国家重点实验室建设计划;重型机械流体动力传输与控制实验室、并联机器人与机电系统实验室通过了河北省科技厅组织的专家验收,正式列入省级重点实验室管理序列。

  作为一位全国重点大学的校长,刘宏民教授深知自己担负的责任,他始终认为,作为大学人,在大学融入社会的同时,要保持清醒的头脑,坚守住宝贵的大学精神和大学风范,崇尚学术,追求真理,严谨求实。这些最基本的大学精神正是大学的特色和魅力所在。在今后的征途中,刘宏民校长将以这种坚定的办学理念,带领全校师生同心同德,拼搏进取,在科教兴国的宏伟事业中实现人生的价值。

  ►个人成就

  承担国家“863”高新技术项目、国家自然科学基金和“211工程”重点建设项目等多项重要研究项目,取得了一批重要成果。部分研究成果在企业应用产生了良好的经济和社会效益。在国内外学术期刊上发表论文180余篇,其中70余篇被SCI收录,申请国家发明专利6项,其中2项获得批准,2004年荣获“全国优秀教师”称号,并被评为“河南省特聘教授”。

  ►科研项目

  [1].2004.1-2006.12,流面条元法及其在热轧板带板形控制中的应用,国家自然科学基金项目(50374058),24万元,负责人[1]。

  [2].2004.1-2007.12,遗传模糊单神经元双模控制器及其在板形控制中的应用研究,河北自然科学基金项目(E2004000206),9万元,负责人。

  [3].2002.1-2004.12,高精度板带轧机板形控制的理论体系和机理-智能模型,国家自然科学基金项目(50175095),24万元,负责人。

  [4].2001.1-2004.6,热轧辊型在线检测装置研制,宝钢项目,34.8万元,负责人。

  [5].2003.9-2005.2,1580PC轧机主传动寿命评估,宝钢项目,35万元,负责人。

  [6].2004.12-2005.12,唐钢棒线材厂高线吐丝质量研究技术开发,20万元,负责人。

  [6].2005.4-2006.4,凌源钢铁股份有限公司平整机设计开发,1600万元,负责人

  完成项目信息

  [1].2002.1-2003.12,流线条元法及其在板形控制仿真技术中的应用,河北省自然科学基金资助项目(502173),5.5万元,负责人。

  [2].2001.1-2002.12,板形控制仿真技术中的三维弹塑性条元法研究,教育部骨干教师基金项目(674),负责人。

  [3].1998.1-2000.12,三维弹塑性条元法及其应用,河北省自然科学基金资助项目(598275),负责人。

  [4].1999.1-2000.12,邯钢衡水薄板公司900HC轧机板形设定控制,河北省博士资金项目(99547010D),负责人。

  [5].2001.1-2001.12,冷轧带钢厚度和板形控制模型技术开发,重庆钢铁设计院项目,负责人。

  [6].2000.11-2002.12,热轧辊型在线检测装置研制,宝山钢铁公司项目,负责人。

  [7].1995.1-1998.12,大型冷轧板机自补偿支撑辊最优辊型研究,国家“九五”科技攻关项目(95-528-01-02-01F),负责人。

  ►个人著作

  [1].刘宏民.三维轧制理论及其应用——模拟轧制过程的条元法(获中科院科学出版基金资助),科学出版社,1999。

  [2].连家创,刘宏民.板厚板形控制,兵器工业出版社,1996。

  ►学术论文

  申延智,刘宏民,熊杰,杜国君.厚板轧机含间隙主传动系统混沌动力学分析.工程力学,2010,27(7):232-236.[3]

  于丙强,杨利坡,刘宏民,彭艳,尤磊.冷轧带钢接触式板形仪研制及其工业应用.仪器仪表学报2010,31(4):904-911.

  申延智,杜国君,张渡仙,熊杰,刘宏民.基于辊缝耦合的轧机主传动系统扭振研究.钢铁,2010,45(4):56-59.

  申延智,杜国君,高亚南,熊杰,刘宏民.厚板轧机万向节疲劳破坏分析.轧钢,2010,(02):32-34,53

  彭艳,孙建亮,刘宏民.基于板形板厚控制的轧机系统动态建模及仿真研究进展.燕山大学学报,2010,(01).

  刘宏民,贾春玉,单修迎.智能方法在板形控制中的应用.燕山大学学报,2010,(01):1-5,17

  单修迎,贾春玉,刘宏民.板带轧机板形控制倾辊弯辊神经模糊PID模型.机械工程学报,2009,45(9):255-260.

  彭艳,李修琨,刘宏民.热轧带钢冷却过程奥氏体相变与温度耦合模型[J].中南大学学报(自然科学版),2009,40(3):699-705.

  孙建亮,彭艳,刘宏民,江光彪.四辊轧机辊系自由横向振动研究[J].中南大学学报(自然科学版),2009,40(2):429-435.

  孙建亮,彭艳,刘宏民,丁开荣.基于测厚仪监控的厚控系统动态建模及其鲁棒H∞控制器设计.机械工程学报,2009,45(6):160-170.

  刘宏民.以科学发展观为指导促进高新技术产业和区域经济发展.中国高校科技与产业化,2009,3:30-32.

  孙亚波,刘宏民,彭艳.板带轧制板形判别的降阶模型.工程力学,2009,(12)

  刘明哲,孙建亮,彭艳,刘宏民.连轧过程运动带钢稳定性研究.冶金设备,2009,(05):25-29.

  王东城,马庆龙,刘宏民.冷轧带钢平整机支撑辊辊型优化技术的研究.钢铁,2009,44(8):56-59.

  刘宏民,彭艳,于丙强,杨利坡.整辊智能型冷轧板形仪及其工业应用.2010-2010年钢材质量控制技术、形状、尺度精度、表面质量控制与改善学术研讨会,2009:54-58.

  马庆龙,杨利坡,彭艳,刘宏民.冷轧带钢平整时横折印缺陷的产生机理及消除措施,钢铁,2008,43(1):45-49.

  王东城,彭艳,刘宏民.冷轧带钢平整机高精度高速度轧制力模型开发.塑性工程学报.2008,15(1):172-177.

  贾春玉,单修迎,刘宏民,邱格君.模糊神经板形控制模型在冷轧带钢生产中的应用.冶金设备.2008,(1):1-5.

  于斌,周波,李卫平,连家创,刘宏民.热连轧机支承辊抗剥落研究与优化设计.机械设计.2008,25(3):10-13.

  马庆龙,王东城,刘宏民,席英信,郝彦军,吴斌.基于神经网络和自适应预报模型参数的平整轧制力模型.塑性工程学报.2008,15(3):191-194.

  刘宏民,丁开荣,李兴东,江光彪.板形标准曲线的理论计算方法.机械工程学报.2008,44(8):137-142.

  孙建亮,彭艳,刘宏民.四辊轧机电液IGC系统鲁棒H∞控制器设计.系统仿真学报.2007,19(23):5451-5454,5600.

  何海涛,刘宏民,蒋岳峰.具有伸长率分配计算功能的轧制力预报智能模型研究.钢铁.2007,42(1):55-58.

  李兴东,孙大乐,杨利坡,刘宏民.面向辊形磨削的热带钢连轧机工作辊热变形研究.钢铁.2007,42(4):38-41.

  于斌,岳晓丽,余广夫,连家创,刘宏民.热轧辊型技术对冷轧钢卷局部突起缺陷的抑制.钢铁.2007,42(7):47-50.

  李兴东,杨利坡,刘宏民.热轧工作辊换热系数的遗传算法优化模型.钢铁研究学报.2007,19(10):25-28.

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