基于模糊控制的双交叉限幅在加热炉温度控制中的应用

发布时间：2017-08-14 09:10

  本文关键词：基于模糊控制的双交叉限幅在加热炉温度控制中的应用

  更多相关文章： 加热炉 模糊控制 PID控制 双交叉限幅控制

【摘要】：加热炉是一个典型的、复杂的工业被控对象,它具有多变量、时变、非线性、大惯性和纯滞后等特点,但是炉温分布难以测量、外界扰动因素多,很难对其进行准确建模和控制。随着工艺要求的提高,传统控制方法的控制有待提高,同时也达不到社会节能环保的要求。本文以承钢热轧卷板厂3#加热炉为研究对象,针对加热炉温度控制时出现的超调量大、稳定性差及空燃比很难控制等问题,结合模糊控制和PID控制、双交叉限幅控制的特点,提出了一种基于模糊控制的双交叉限幅控制的方法。考虑到煤气调节和空气调节都是流量调节,若调节器对给定值的变化有着微分作用,温度调节器的输出一旦发生微量波动,调节阀控制幅度的稳定型将会下降,对炉温的控制产生不必要的负面影响。因此,煤气和空气调节器一般不引入微分作用,采用模糊PI控制。利用MATLAB软件,分别搭建主、副控制器的模型,运用模糊控制方法,针对模型中控制器的参数进行整定,将得到的最优参数应用于双交叉限幅控制中。仿真结果表明,基于模糊控制的双交叉限幅控制的方法可有效减小炉温控制系统的超调量,将空燃比控制在一个合理的范围内。同时,提高了系统的自适应能力,较传统的控制方法有更突出的控制效果。除此之外,将此方法运用到承钢热轧卷板厂3#加热炉中,结果表明加热炉的温度控制达到了预期的效果,有很好的发展前景。在实际应用中,控制系统采用了西门子的S7-400PLC,监控软件采用Win CC组态软件,实现了加热炉温度的自动控制,保证了生产的安全性和稳定性。
【关键词】：加热炉 模糊控制 PID控制 双交叉限幅控制
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG307
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 绪论9-14
• 1.1 概述9-10
• 1.2 加热炉控制技术研究状况10-13
• 1.2.1 加热炉控制技术理论现状10-11
• 1.2.2 加热炉控制技术应用现状11-13
• 1.3 本文的主要工作安排13-14
• 2. 加热炉概况14-22
• 2.1 承钢热轧加热炉基本情况14-18
• 2.1.1 基本结构14-15
• 2.1.2 加热炉的工艺特点15-17
• 2.1.3 加热炉技术指标17-18
• 2.2 加热炉燃烧控制系统18-21
• 2.2.1 烧嘴18-20
• 2.2.2 助燃空气和燃烧气体系统20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 3. 加热炉温度控制策略的研究22-33
• 3.1 加热炉温度控制状态分析22-24
• 3.2 加热炉温度控制方法的研究24-29
• 3.2.1 燃烧加热串级控制24-25
• 3.2.2 双交叉限幅控制25-29
• 3.3 模糊控制在温度控制系统的应用29-32
• 3.3.1 模糊控制的基本原理29-31
• 3.3.2 模糊PID控制31-32
• 3.4 本章小结32-33
• 4. 加热炉模糊控制器的设计33-44
• 4.1 加热炉温度控制系统介绍33-35
• 4.2 温度主控制的设计35-40
• 4.3 温度副控制器的设计40-43
• 4.4 本章小结43-44
• 5. 加热炉温度控制系统仿真44-55
• 5.1 主副控制器初始值的确定44-47
• 5.2 主回路与副回路的仿真分析47-52
• 5.2.1 主回路的仿真分析47-49
• 5.2.2 副回路的仿真分析49-52
• 5.3 模糊控制与双交叉限幅控制结合的仿真分析52-54
• 5.4 本章小结54-55
• 6. PLC在加热炉温度控制系统中的应用55-64
• 6.1 PLC的介绍55-56
• 6.2 Win CC的介绍56-57
• 6.3 PLC在温度控制系统中的应用57-59
• 6.4 Win CC在温度控制系统中的应用59-62
• 6.5 新控制方法应用在承钢 3#加热炉的效果62-63
• 6.6 本章小结63-64
• 7. 结论与展望64-65
• 参考文献65-67
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况67-68
• 致谢68-69
• 作者简介69-70

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本文编号：671863