基于数据驱动的水泥预热分解系统建模与控制
发布时间：2021-04-12 02:04
分解炉是预热分解系统的核心设备,分解炉能否稳定工作对生料分解率、熟料质量和产量有重要的影响,而分解炉出口温度又是分解炉稳定运转的重要指标。文章构建了分解炉出口温度Hammerstein模型,并对其实现控制。本文首先介绍了本课题国内外研究现状,并简要说明主要的研究内容。接下来介绍了水泥预热分解系统工艺流程和主要设备的基本工作原理,并由系统的控制机理引出了分解炉出口温度与风料煤之间的关系。利用守恒定律建立旋风预热器和分解炉的机理模型,由于系统模型复杂,难以建立精确的机理模型,所以采用数据驱动方法建模。先建立线性ARMAX温度模型,然后建立Hammerstein模型。非线性Hammerstein模型由最小二乘支持向量机与ARMAX级联而成。仿真结果表明,Hammerstein温度模型能够根据实时数据对分解炉出口温度进行准确和稳定估计。针对Hammerstein模型采用两步法广义预测控制,将非线性预测控制问题转化为线性模型的预测控制和非线性模型的求逆问题,从而简化了非线性模型的控制算法求解,将基于Hammerstein模型的预测控制算法应用到分解炉出口温度的控制中,并进行了优化控制系统半实物仿...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
优化控制系统仿真平台Fig6.2Theflowchartofoptimizedcontrolsystemsimulationplatform
合肥工业大学硕士学位论文54Hammerstein非线性模型两种。第三步，②号Matlab根据获取到的参数值计算出分解炉出口温度值，并将数据发送至WinCC，WinCCOA通过OPC获取得到分解炉出口温度值，进而进行优化控制运算。6.2.3OPC通讯所开发的优化控制系统属于第三方控制系统，要接入原有的水泥DCS系统必须要做到对其没有太大影响，尽可能的不改动DCS系统程序。现有的DCS系统大部分都支持OPC通讯，优化控制软件可以通过自身的OPC通讯方式与水泥DCS系统实现互联，这样可以避免额外的设备投入，实现利益最大化。因此优化控制系统采用OPC通讯协议与DCS系统进行通讯[32]。OPC(OLEforProcessControl)是过程控制和制造业自动化系统中最为常用的开放式工业通信标准，其支持成员遍布全球，包括世界上主要的过程控制系统、运动控制系统和仪器仪表的公司，具有相当成熟稳定的应用领域。OPC技术是基于Windows开发，主要利用了ActiveX、分布式组件对象模型和组件对象模型等技术，它是一个将软硬件分离、把工控设备与办公系统结合在一起的接口标准。OPC技术能够实现不同设备、不同软件之间的互联互通。Windows基于COM技术的升级,开发出了DCOM分布式组件对象模型技术。DCOM通过处理网络协议的下层细节来支持网络中不同计算机间的软件的通讯[62-63]。OPC通信中的客户端与服务端PC机的DCOM配置步骤如下，并以WinCCOA所在PC机为例讲解[64]：（1）关闭防火墙，并配置IP地址，保证PC间相互PING通，处于同一局域网。如：WinCCIP:192.168.1.24，WinCCOAIP:192.168.1.34图6.5IP地址配置Fig6.5IPaddressconfiguration（2）两台PC机需要有相同的用户名和密码。
COM安全配置Fig6.6COMsecurityconfiguration
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OPC通信的高架库监控软件的设计[J]. 李文灿,林郁. 自动化技术与应用. 2020(01)
[2]基于OPC技术的虚拟仿真实验系统的设计与实现[J]. 余初阳,衡玮,高春能. 电子世界. 2019(24)
[3]基于动态主元分析和极限学习机的分解炉出口温度预测[J]. 王祥民,董学平,于广宇. 测控技术. 2019(12)
[4]水泥大国的责任与目标[J]. 韩仲琦. 中国水泥. 2019(12)
[5]模糊预测控制在水泥生产过程中的应用[J]. 郁建国. 江西建材. 2019(05)
[6]水泥熟料烧成系统建模方法研究进展[J]. 李凡军,王孝红,路士增. 控制与决策. 2019(10)
[7]分解炉气固两相流场数值模拟研究[J]. 陈作炳,戴冕,刘宁. 计算机仿真. 2018(09)
[8]采用ARMAX模型的精磨非线性振动系统辨识[J]. 陈勇,黄国钦,罗光华,柯翔敏. 华侨大学学报(自然科学版). 2018(03)
[9]基于数据驱动多输出ARMAX建模的高炉十字测温中心温度在线估计[J]. 周平,刘记平. 自动化学报. 2018(03)
[10]水泥分解炉出口温度HDP优化控制研究[J]. 史长城,田森平. 湖北大学学报(自然科学版). 2017(05)
博士论文
[1]基于数据驱动的调节阀故障诊断方法研究[D]. 黄爱芹.山东大学 2015
[2]一类连续化工生产过程的模型辨识及非线性预测控制研究[D]. 张健中.哈尔滨工业大学 2010
[3]水泥预分解窑系统内生料分解、煤粉燃烧与NOX控制研究[D]. 王世杰.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]基于时序DBN-ARX的水泥分解炉温度预测控制及参数优化[D]. 贾利颖.燕山大学 2019
[2]基于IELM-ARMAX组合模型的水泥熟料烧成系统预测控制算法研究[D]. 靳俊发.燕山大学 2017
[3]水泥回转窑计算机控制系统的设计与实现[D]. 刘伟涛.河北科技大学 2016
[4]回转窑烧成带温度预测方法研究[D]. 陈桂芳.重庆邮电大学 2016
[5]基于ARMAX模型无刷直流电动机控制策略研究[D]. 陈一帆.南京信息工程大学 2014
[6]水泥回转窑系统的建模与控制研究[D]. 赵洁.郑州大学 2014
[7]水泥分解炉温度过程NARX模型与Hammerstein模型建模方法研究[D]. 王红静.东北大学 2013
[8]水泥生料分解炉温度过程建模方法研究[D]. 段鹏君.东北大学 2012
[9]基于Hammerstein模型水泥生料分解炉温度过程动态模型的研究[D]. 刘帅.东北大学 2012
[10]水泥生产过程分解炉环节的优化控制研究[D]. 路士增.济南大学 2012
本文编号：3132391
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
优化控制系统仿真平台Fig6.2Theflowchartofoptimizedcontrolsystemsimulationplatform
合肥工业大学硕士学位论文54Hammerstein非线性模型两种。第三步，②号Matlab根据获取到的参数值计算出分解炉出口温度值，并将数据发送至WinCC，WinCCOA通过OPC获取得到分解炉出口温度值，进而进行优化控制运算。6.2.3OPC通讯所开发的优化控制系统属于第三方控制系统，要接入原有的水泥DCS系统必须要做到对其没有太大影响，尽可能的不改动DCS系统程序。现有的DCS系统大部分都支持OPC通讯，优化控制软件可以通过自身的OPC通讯方式与水泥DCS系统实现互联，这样可以避免额外的设备投入，实现利益最大化。因此优化控制系统采用OPC通讯协议与DCS系统进行通讯[32]。OPC(OLEforProcessControl)是过程控制和制造业自动化系统中最为常用的开放式工业通信标准，其支持成员遍布全球，包括世界上主要的过程控制系统、运动控制系统和仪器仪表的公司，具有相当成熟稳定的应用领域。OPC技术是基于Windows开发，主要利用了ActiveX、分布式组件对象模型和组件对象模型等技术，它是一个将软硬件分离、把工控设备与办公系统结合在一起的接口标准。OPC技术能够实现不同设备、不同软件之间的互联互通。Windows基于COM技术的升级,开发出了DCOM分布式组件对象模型技术。DCOM通过处理网络协议的下层细节来支持网络中不同计算机间的软件的通讯[62-63]。OPC通信中的客户端与服务端PC机的DCOM配置步骤如下，并以WinCCOA所在PC机为例讲解[64]：（1）关闭防火墙，并配置IP地址，保证PC间相互PING通，处于同一局域网。如：WinCCIP:192.168.1.24，WinCCOAIP:192.168.1.34图6.5IP地址配置Fig6.5IPaddressconfiguration（2）两台PC机需要有相同的用户名和密码。
COM安全配置Fig6.6COMsecurityconfiguration
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OPC通信的高架库监控软件的设计[J]. 李文灿,林郁. 自动化技术与应用. 2020(01)
[2]基于OPC技术的虚拟仿真实验系统的设计与实现[J]. 余初阳,衡玮,高春能. 电子世界. 2019(24)
[3]基于动态主元分析和极限学习机的分解炉出口温度预测[J]. 王祥民,董学平,于广宇. 测控技术. 2019(12)
[4]水泥大国的责任与目标[J]. 韩仲琦. 中国水泥. 2019(12)
[5]模糊预测控制在水泥生产过程中的应用[J]. 郁建国. 江西建材. 2019(05)
[6]水泥熟料烧成系统建模方法研究进展[J]. 李凡军,王孝红,路士增. 控制与决策. 2019(10)
[7]分解炉气固两相流场数值模拟研究[J]. 陈作炳,戴冕,刘宁. 计算机仿真. 2018(09)
[8]采用ARMAX模型的精磨非线性振动系统辨识[J]. 陈勇,黄国钦,罗光华,柯翔敏. 华侨大学学报(自然科学版). 2018(03)
[9]基于数据驱动多输出ARMAX建模的高炉十字测温中心温度在线估计[J]. 周平,刘记平. 自动化学报. 2018(03)
[10]水泥分解炉出口温度HDP优化控制研究[J]. 史长城,田森平. 湖北大学学报(自然科学版). 2017(05)
博士论文
[1]基于数据驱动的调节阀故障诊断方法研究[D]. 黄爱芹.山东大学 2015
[2]一类连续化工生产过程的模型辨识及非线性预测控制研究[D]. 张健中.哈尔滨工业大学 2010
[3]水泥预分解窑系统内生料分解、煤粉燃烧与NOX控制研究[D]. 王世杰.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]基于时序DBN-ARX的水泥分解炉温度预测控制及参数优化[D]. 贾利颖.燕山大学 2019
[2]基于IELM-ARMAX组合模型的水泥熟料烧成系统预测控制算法研究[D]. 靳俊发.燕山大学 2017
[3]水泥回转窑计算机控制系统的设计与实现[D]. 刘伟涛.河北科技大学 2016
[4]回转窑烧成带温度预测方法研究[D]. 陈桂芳.重庆邮电大学 2016
[5]基于ARMAX模型无刷直流电动机控制策略研究[D]. 陈一帆.南京信息工程大学 2014
[6]水泥回转窑系统的建模与控制研究[D]. 赵洁.郑州大学 2014
[7]水泥分解炉温度过程NARX模型与Hammerstein模型建模方法研究[D]. 王红静.东北大学 2013
[8]水泥生料分解炉温度过程建模方法研究[D]. 段鹏君.东北大学 2012
[9]基于Hammerstein模型水泥生料分解炉温度过程动态模型的研究[D]. 刘帅.东北大学 2012
[10]水泥生产过程分解炉环节的优化控制研究[D]. 路士增.济南大学 2012
本文编号：3132391
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3132391.html
