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基于数据驱动的步进式加热炉温度控制策略的研究

发布时间:2018-04-13 06:02

  本文选题:步进梁加热炉 + 炉温控制算法 ; 参考:《合肥工业大学》2016年硕士论文


【摘要】:步进梁式加热炉是钢铁加工冶炼最重要的设备,其温度控制算法的优劣直接影响钢铁冶炼的质量、效率等生产指标。常用的炉温控制算法都是基于单一的PID算法,PID参数难以确定,必须经过大量的实验验证。随着自适应控制的发展,加热炉控制技术有了一定的提高,但是自适应控制算法依然没有摆脱系统对模型的依赖。基于数据驱动的控制系统只依赖IO数据,当系统稳定时,还需要对IO数据进行处理,对基于数据驱动算法的工控系统造成一定的影响,应用难度也较大。文章结合数据驱动控制和常规PID算法的优点,提出基于数据驱动控制的PID自整定算法,证明了该算法的收敛性,然后通过MATLAB软件仿真验证了收敛性、抗干扰性和相对常规PID算法的优越性。并从SISO系统推广到MIMO系统,解决了常规PID算法只能应用单维的局限。针对以太网通讯数据丢包的问题,证明在数据丢包时,基于数据驱动的自整定PID控制系统依然是稳定的,但其快速性和数据丢失的程度成反比。为此根据控制算法的特点提出一种基于数据驱动的自整定PID补偿算法,应用此补偿算法,控制系统可以实现很好的控制性能。本文以步进梁加热炉炉温为控制对象,设计了加热炉的工业控制系统,采用炉温-串级为主控制器,基于数据驱动的PID自整定算法为核心技术的控制算法。其中仪表PLC负责对炉温进行采集、模数转换,将数据通过以太网传送到工控机中;工控机负责大量数据处理和运算,得到实时的PID控制参数,将PID参数通过以太网传送给PLC,根据PID参数来调节阀门的开度,可以实现对炉温的控制。
[Abstract]:Stepping beam heating furnace is the most important equipment for iron and steel processing and smelting. Its temperature control algorithm directly affects the quality and efficiency of iron and steel smelting.The commonly used furnace temperature control algorithms are based on a single PID algorithm and pid parameters are difficult to determine, which must be verified by a large number of experiments.With the development of adaptive control, the heating furnace control technology has been improved, but the adaptive control algorithm is still not rid of the system model dependence.The data-driven control system only relies on IO data. When the system is stable, the IO data still need to be processed, which has a certain impact on the industrial control system based on data-driven algorithm, and it is also difficult to apply.Combining the advantages of data-driven control and conventional PID algorithm, a data-driven control based PID self-tuning algorithm is proposed in this paper. The convergence of the algorithm is proved, and the convergence is verified by MATLAB software simulation.Anti-jamming and superiority over conventional PID algorithm.It is extended from SISO system to MIMO system, which solves the limitation that conventional PID algorithm can only apply single dimension.Aiming at the problem of data packet loss in Ethernet communication, it is proved that the data-driven self-tuning PID control system is still stable, but its rapidity is inversely proportional to the degree of data loss.According to the characteristics of the control algorithm, a data-driven self-tuning PID compensation algorithm is proposed. Using this compensation algorithm, the control system can achieve good control performance.In this paper, the furnace temperature of walking beam heating furnace is taken as the control object, and the industrial control system of the furnace is designed. The control algorithm is based on the data-driven PID self-tuning algorithm and the furnace temperature cascade is used as the main controller.The instrument PLC is responsible for collecting the furnace temperature, converting analog to digital, transmitting the data to the industrial control computer via Ethernet, the industrial computer is responsible for a large number of data processing and operation, and obtains real-time PID control parameters.The PID parameters are transmitted to the PLC via Ethernet, and the opening of the valve can be adjusted according to the PID parameters, which can realize the control of the furnace temperature.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG307;TP273

【参考文献】

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1 李岭;;基于系统动力学的我国钢铁工业碳足迹研究[J];冶金自动化;2011年06期

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4 侯忠生;许建新;;数据驱动控制理论及方法的回顾和展望[J];自动化学报;2009年06期

5 吴小芳;李少远;;基于前馈补偿的加热炉炉温设定值优化[J];控制工程;2008年01期

6 石宇静;柴天佑;;基于神经网络与多模型的非线性自适应广义预测控制[J];自动化学报;2007年05期

7 侯忠生;;无模型自适应控制的现状与展望[J];控制理论与应用;2006年04期

8 孙海燕,侯朝桢;具有数据包丢失及多包传输的网络控制系统稳定性[J];控制与决策;2005年05期

9 王锡淮,李柠,李少远,席裕庚;步进式加热炉建模和炉温优化设定策略[J];上海交通大学学报;2001年09期

10 胡包钢,应浩;模糊PID控制技术研究发展回顾及其面临的若干重要问题[J];自动化学报;2001年04期

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2 金尚泰;无模型学习自适应控制的若干问题研究及其应用[D];北京交通大学;2008年

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2 张学燕;神经网络自适应PID控制器的研究与仿真[D];贵州大学;2008年



本文编号:1743216

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