瓷质砖生产线隧道窑燃烧优化控制系统设计

发布时间：2022-04-23 17:46

　　耐火材料制品已广泛应用在冶金、化工、石油等诸多领域,我国是世界上耐火材料制品销量最高的国家。高温隧道窑是一种应用频率很高的现代化连续式高温烧成设备,在烧制过程中,增加隧道窑系统产量、提高烧制品质量、减少系统损耗和降低污染是目前隧道窑控制系统的研究方向。本文研究目标是通过优化隧道窑控制系统以达到上述目标要求。本文以实际项目为背景,首先探讨了高温隧道窑的工艺特点,并根据相关的设计要求和设计原则设计一套高温隧道窑控制系统。该系统能够实时监控系统数据和工作流程,同时具备报警功能,以及跟踪管理输出结果等相关功能。隧道窑系统以西门子S7-300为控制核心,以传感器的检测结果进行输入,通过WINCC软件来监控。优秀的温度控制策略是优化高温隧道窑的工作核心,本文在选择温度控制策略过程中,先在一定的简化假设基础上建立了隧道窑的温度模型。考虑到工况非常复杂,本文在研究过程中,综合考虑炉窑类控制对象的特点,选择了二阶纯滞后模型进行模拟分析。然后依据采集的数据进行最小二乘法确定出相应的模型参数,得到所需要的温度控制策略,并验证了算法的有效性。最后,为了提高隧道窑温度控制效果,介绍了PID控制与模糊控制的优缺点... 

【文章页数】：56 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 引言
    1.1 项目研究意义
    1.2 瓷质砖隧道窑的工作过程及研究现状
        1.2.1 隧道窑的生产过程
        1.2.2 隧道窑的物理结构
        1.2.3 国内外研究现状
        1.2.4 隧道窑领域发展不足和趋势
    1.3 瓷质砖隧道窑控制算法研究
2 瓷质砖隧道窑生产系统总体设计
    2.1 系统整体控制要求
    2.2 系统总体设计
    2.3 隧道窑控制系统过程控制功能设计
        2.3.1 烧成带温度控制
        2.3.2 压力、流量控制
    2.4 隧道窑控制系统监控功能设计
    2.5 系统通信方式
        2.5.1 上位机和PLC通讯
        2.5.2 PLC间的PROFIBUS通讯
        2.5.3 系统软、硬件简介
    2.6 本章小结
3 基于最小二乘法的瓷质砖隧道窑温度模型设计
    3.1 基于最小二乘法的系统辨识简介
    3.2 瓷质砖生产线系统辨识
    3.3 隧道窑温度模型参数辨识
        3.3.1 隧道窑系统模型的设计与选取
        3.3.2 隧道窑模型的仿真设计
    3.4 本章小结
4 隧道窑温度控制系统设计
    4.1 常见控制算法简介
    4.2 基于模糊控制算法的隧道窑控制系统设计
        4.2.1 模糊控制算法方案选择
        4.2.2 量化因子和比例因子的选取
        4.2.3 控制规则的制定
        4.2.4 模糊控制的优点和缺点
    4.3 基于PID控制算法的隧道窑系统设计
        4.3.1 PID控制系统简介
        4.3.2 PID控制算法的特点
        4.3.3 PID控制系统设计
    4.4 基于模糊理论和PID理论的隧道窑的优化控制算法设计
        4.4.1 系统设计思想
        4.4.2 模糊-PID控制器的设计
        4.4.3 PID控制器和模糊控制器切换问題
    4.5 本章小结
5 系统仿真
    5.1 系统仿真工具简介
    5.2 隧道窑温度的模糊控制参数设定
    5.3 隧道窑温度模糊控制系统仿真
    5.4 隧道窑温度的PID仿真
    5.5 隧道窑温度的模糊－PID控制仿真
    5.6 结果分析
6 结论
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
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[3]提高隧道窑耐火窑壁耐久性的施工方法[J]. 陈冀渝.  砖瓦. 2018(08)
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硕士论文
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[3]隧道窑温度建模与控制研究[D]. 王培培.东北大学 2013
[4]基于灰色预测的神经网络PID在隧道窑控制中的研究[D]. 孟文雅.东北大学 2010
[5]隧道窑监控系统设计及温度模糊控制器仿真研究[D]. 孙桂爵.东北大学 2008



本文编号：3647676