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基于T-S模型的模糊PID控制在焦炉加热系统中的研究与应用

发布时间:2018-03-12 23:39

  本文选题:火道温度 切入点:减法聚类 出处:《安徽工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:焦炉炼焦的过程具有大时滞、大惯性、非线性、强耦合等特点,其中火道温度是焦炉加热过程中控制的主要参数。火道温度的稳定性直接关系到焦炭的成熟度以及炉体的使用寿命,是焦炉炼焦生产的关键与核心。如何建立其精确的关系模型,进而对焦炉加热过程的进行优化控制,对于降低焦炉能耗、提高焦炭成熟度、延长炉体使用寿命、减少污染物排放等方面都具有非常重要的现实意义。本文介绍了焦炉炼焦的生产过程,并通过分析炼焦过程的大量现场数据,运用基于减法聚类与模糊C-均值聚类相结合的模糊T-S模型辨识算法,完成了火道温度关系模型的辨识。该算法简化了前提结构辨识的过程,并在此基础上运用模糊神经网络结构对模型参数进行学习,获得了焦炉炼焦的全局化模型。通过MATLAB仿真验证了该模型具有较高的辨识精度,为火道温度控制的现场应用提供了理论基础。本文利用串级控制的方案将得到的全局化模型通过模糊PID控制器来实现对火道温度的控制,并对比分析模糊PID和常规PID控制算法的仿真效果。最后介绍了分布式控制系统,并将控制算法运用在浙大中控JX-300XP系统。文章列举了对应的控制流程图及组态图,得到控制方案运行前后的机/焦侧温度变化趋势图。根据对变化趋势图的分析,表明控制方法在系统控制中响应速度快,能有效地控制温差,满足生产现场的要求,并且能很好地降低能耗。
[Abstract]:The coke oven coking process has the characteristics of large time delay, large inertia, nonlinear, strong coupling, etc. The stability of the channel temperature is directly related to the maturity of coke and the service life of furnace body. It is the key and core of coke oven coking production. How to establish its accurate relation model and how to optimize the control of coke oven heating process can reduce the energy consumption of coke oven, improve the maturity of coke and prolong the service life of furnace body, so as to reduce the energy consumption of coke oven, increase the maturity of coke and prolong the service life of furnace body. The reduction of pollutant emission is of great practical significance. This paper introduces the production process of coke oven coking, and analyzes a large number of field data of coking process. The fuzzy T-S model identification algorithm based on subtraction clustering and fuzzy C-means clustering is used to identify the temperature relation model of fire path. The algorithm simplifies the process of premise structure identification. On this basis, fuzzy neural network structure is used to study the model parameters, and the global coking model of coke oven is obtained. The MATLAB simulation shows that the model has high identification accuracy. It provides a theoretical basis for the field application of fire channel temperature control. In this paper, the global model obtained by cascade control is realized by fuzzy PID controller. The simulation results of fuzzy PID and conventional PID control algorithm are compared and analyzed. Finally, the distributed control system is introduced, and the control algorithm is applied to the JX-300XP system of Zhejiang University. The corresponding control flow chart and configuration diagram are listed in this paper. According to the analysis of the change trend chart, the response speed of the control method in the control system is fast, the temperature difference can be effectively controlled, and the requirement of the production site can be satisfied. And it can reduce energy consumption very well.
【学位授予单位】:安徽工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ520.5;TP273

【参考文献】

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本文编号:1603869

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