基于T-S模糊模型水泥分解炉的控制研究

发布时间：2020-08-21 11:55

【摘要】：新型干法窑外分解系统中最为重要的设备就是水泥分解炉,其具有燃烧、导热以及分解物料等多方面的功能。如果炉口的温度变得过高,则会导致旋风预热器出现一定的结皮情况;而如果炉口的温度太低,则其中的碳酸盐得不到充分的分解。所以,整体来说,必须要控制炉口的温度在合适的区间范围,这对整个系统的稳定可靠运行非常关键。本文基于水泥分解炉的T-S模糊模型,结合离散滑模控制基本原理,围绕分解炉控制变量,对炉口的温度调节进行深入的研究。在山东省重大专项“智能化工厂关键技术研究与应用示范”(2015ZDXX0101F01)以及国家自然科学基金(61403161)资助下,本文开展工作如下:(1)为准确控制分解炉出口温度,需选取适当的分解炉数学模型。考虑到分解炉出口温度影响因素比较多,首先需要确定分解炉控制变量,而后根据变量选取能够准确描述水泥分解炉的数学模型。根据相关设计标准(GB 50295-2008),并结合实际工作人员的操作经验以及已经获得的某5000t/d水泥厂之前的生产线参数,可以清晰的认识到喂煤量和下料量以及三次风温对炉温具有很大的影响。但分解炉正常工作时,三次风阀门开度通常保持在30%左右。故选取以喂煤量、生料下料量为输入变量的T-S模糊模型作为水泥分解炉的数学模型,为后面研究基于T-S模糊模型的水泥分解炉系统控制奠定基础。(2)根据(1)中所推出的基于T-S模糊模型的水泥分解炉系统状态空间描述,建立了相应的针对标称分解炉系统的控制装置。需要特别说明的是,为进一步提高系统在的任意位置均可实现滑模,并且品质更佳,控制器必须要采用指数趋近的控制方式,在这过程中,为降低振动和减小趋近的时间,趋近律方面必须要设置为自适应指数趋近律;并结合Lyapunov理论对滑模面的稳定性进行验证,最终,实际的仿真结果显示论述建立的控制器能够较好地实现分解炉出口温度的控制。(3)需要注意的是,在分解炉系统的实际运行中始终都具有一定的参数变化和干扰,基于此,建立了以T-S模糊模型为核心的抗干扰滑模控制单元。在(2)的基础上,建立系统抗干扰控制架构,设计干扰观测器估计干扰并对系统进行补偿,验证其收敛性,并论证了该系统具有很好的稳定性能;整个仿真的结果显示当前建立的控制器可以良好对分解炉出口温度的进行调节和控制。(4)提出了分解炉系统的软硬件架构,结合工程中的控制方法,给出分解炉系统自动控制方案,完成分解炉系统自动控制软件的设计,进行了工程应用且取得良好的效果。
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ172.622.26;TP273
【图文】：

曲线,曲线,分解炉,出口温度

34图 4.4 干扰观测曲线假定分解炉出口温度的期望值为 840℃，初始值为 820℃，干扰 ( ) sin( )2td k t，控制器参数 q 0.80， g 0.95， m 0.01， 0.001mCBg ，10 11 10C 。仿真曲线如图 4.1-4.4 所示。图 4.1 显示了在所设计的控制器的作用下，分解炉的出口温度能够快速地趋近设定值；图 4.2 显示喂煤量1u 的变化曲线；图 4.3 是生料下料量2u的响应曲线；图 4.4 是干扰观测曲线，充分体现了干扰观测器可以对工程干扰进行实时跟踪。

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济南大学硕士学位论文第五章分解炉自动控制系统的工程应用目前，大多数水泥分解炉系统仍采用手动控制的方法，中控室工作人员的经验越丰富，其对分解炉出口温度的控制越准确，从而提高分解炉的工作效率；反之，则会存在较大偏差，降低分解炉的工作效率。为了更好地应用于工程，结合 PID 和 Bang-Bang 控制，实现分解炉系统自动控制软件。5.1 系统架构5.1.1 工业应用系统硬件构架

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图 5.7 分解炉系统控制软件登录界面图数据库配置及连接和 OPC（DCS 控制系统和分解通讯配置连接界面如图 5.8 所示，在该界面上可以码修改和退出等操作。点击数据库配置，弹出分即图 5.9，输入服务器和数据库名，点击连接，就配置，弹出 AC800M.OPC 连接界面，即图 5.10 AC800M 与该 IP 地址对应的操作员站的数据交

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