焦炉冷鼓系统自适应PID控制器设计

发布时间：2017-03-29 13:06

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【摘要】：在整个炼焦生产过程中,焦炉集气管压力系统是其重要组成部分,而冷鼓系统又是焦炉集气管压力系统的重要环节。焦炉冷鼓系统主要由气液分离器、初冷器、大循环、鼓风机和鼓风机调速系统等装置组成。其主要功能是调节初冷器吸力,实现焦炉荒煤气在不同工况下的稳定传输。在整个生产过程中,初冷器前吸力的变化直接影响到了焦炉集气管压力的稳定,由于焦炉冷鼓系统具有时变性、不确定性等特点,很难建立较为精确的数学模型。因此,要使焦炉冷鼓系统得到长期稳定的控制,先进控制器的设计就显得十分重要。本课题来源于内蒙古美方煤焦化厂的焦炉冷鼓系统的项目改造。根据现场焦炉煤气发生量的大小将冷鼓系统分为三种不同的工况(检修保温工况、正常工况、非正常工况),当系统因工况改变而产生较大波动时,常规PID控制就难以使初冷器前吸力保持在一定范围内。本文采用最近邻聚类学习算法训练的RBF网络辨识,建立焦炉冷鼓控制系统的仿真模型,辨识出Jacobian信息并用于BP神经网络整定PID参数,实现冷鼓系统不同工况的自适应PID控制,从而提高冷鼓系统的输出跟踪精度。仿真结果表明,该控制系统在工况发生改变时能将冷鼓系统的初冷器前吸力快速、有效地稳定在正常范围内,控制精度高、稳定性好,保证了焦炉冷鼓系统在不同工况下稳定运行,其自适应能力对稳定生产工艺指标具有一定的有效性。实际运行结果表明,改造后的系统运行效果有一定的改善。
【关键词】：焦炉冷鼓系统 最近邻聚类学习算法 RBF神经网络 BP神经网络 自适应PID
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ520.5;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 研究背景与课题来源9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本文研究的主要内容11-12
• 第二章 炼焦工艺流程及焦炉冷鼓系统控制总体方案12-18
• 2.1 焦炉的结构及炼焦工艺流程12-15
• 2.1.1 炼焦炉结构简介12
• 2.1.2 荒煤气导出系统12-13
• 2.1.3 炼焦工艺过程13-15
• 2.2 焦炉冷鼓系统结构简介15-17
• 2.2.1 控制要求16
• 2.2.2 影响初冷器前吸力和集气管压力的因素分析16
• 2.2.3 控制对象16-17
• 2.3 系统总体控制方案17-18
• 第三章 焦炉冷鼓系统过程描述与建模18-24
• 3.1 焦炉冷鼓控制系统工况分析18
• 3.2 模型分析与数据预处理18-20
• 3.3 模型获取的方法20-24
• 第四章 基于神经网络自适应PID控制系统的实现24-38
• 4.1 焦炉冷鼓控制系统设计24
• 4.2 RBF神经网络控制24-26
• 4.2.1 RBF神经网络的产生和发展24-25
• 4.2.2 RBF神经网络结构25-26
• 4.3 最近邻聚类学习算法训练的RBF网络辨识器26-33
• 4.3.1 最近邻聚类学习算法28-31
• 4.3.2 仿真实验及分析31-33
• 4.4 BP神经网络的PID控制器参数自整定33-37
• 4.5 算法的实现37-38
• 第五章 焦炉冷鼓系统MATLAB仿真38-45
• 5.1 MATLAB简介38
• 5.2 焦炉冷鼓系统仿真38-45
• 5.2.1 一种工况下的冷鼓系统仿真38-41
• 5.2.2 工况切换时的冷鼓系统仿真41-45
• 第六章 焦炉冷鼓系统智能控制在DCS系统下的实现45-60
• 6.1 集散控制系统概述45
• 6.2 集散控制系统设计的原则和步骤45-46
• 6.3 浙大中控集散控制系统JX-300X46-49
• 6.3.1 浙大中控集散控制系统JX-300X的组成46-48
• 6.3.2 JX-300X软件的分类及特点48-49
• 6.4 DCS在冷鼓系统中的应用49-58
• 6.4.1 硬件配置图49-51
• 6.4.2 控制系统软件组态51-55
• 6.4.3 冷鼓系统监控画面55-58
• 6.5 焦炉冷鼓系统在DCS中运行效果及曲线58-60
• 6.5.1 原常规PID控制系统运行状态58-59
• 6.5.2 焦炉冷鼓系统项目改造后的趋势图59-60
• 结论与展望60-61
• 参考文献61-64
• 在校研究成果64-65
• 致谢65-66
• 插图清单66-68
• 表格清单68-69
• 附录 169-75
• 附录 275-78

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本文编号：274536