基于LabVIEW的钢包底吹氩气监控系统
发布时间：2021-12-12 12:04
在钢水精炼过程中,钢包底吹氩气技术的应用可以有效的加快钢液内物质的反应速度、清除钢水内杂质和有毒气体、均匀钢水温度和混匀化学物质成分,进一步提高了钢液的纯净度。因此,钢包底吹氩气在钢铁冶炼领域得到了广泛的应用。本文首先,阐述钢包底吹氩气工艺的历史背景及发展概况,说明了在系统设备改造过程中钢包底吹氩气工艺的重要性。其次,通过查阅相关文献,发现氩气流量控制效果的好坏直接影响钢铁品质的优劣。同时,可以通过观察钢水裸露面的变化来进行流量控制,并进一步阐述采集钢水裸露面图像的原理,以及吹氩流量和钢渣厚度对裸露面形成的影响。最后,本文设计以工业相机采集裸露面图像为基础,结合LabVIEW软件和西门子PLC,设计一种钢包底吹氩气监控系统,此系统底吹氩气的设定值依据钢水裸露面的变化情况来确定。因为在钢水精炼的过程中,不同炉次之间钢水温度、高度、透气砖透气性能等对模型参数影响较大,而模糊控制器特别适用于数学模型未知和非线性系统,同时,传统PID在实际应用中并不能很好的满足控制系统的要求,所以本文设计模糊自适应PID控制器替代PID控制。并通过Matlab/Simulink仿真证明了其控制的有效性,模糊自...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
底吹氩气流量与钢水表面裸露面积关系
内蒙古科技大学硕士学位论文11()=1()=11+1（式3.11）式中：1()：一阶惯性传函；：滞后时间；3.3.2被控对象模型的建立通过3.3.1的分析可以确定钢包底吹氩气系统的数学模型为一阶滞后模型()=1+1，具体数学模型的参数，本文通过代入现场数据的方式来确定。系统输入150L/min的氩气流量，观察并记录氩气流量变化情况，得到如下图3.5所示响应曲线。流量（L/min）t/min图3.5底吹氩气控制系统响应曲线滞后一阶惯性环节的时域阶跃响应表达式:=0<01≥（式3.12）选取两个时间点t1、t2，t1<t2且都大于滞后时间拐点，即大于τ，则对应的输出为y(t1)，y(t2)则可以求得：=211(1)01(2)0=21(1)011(2)01(1)01(2)0（式3.13）为较为准确的求出T和τ，尽可能的构建接近实际数学模型，在图3.5中选取8个点，（22，47.7）（26，73.28）（34，102.15）（38，110.40）（50，127.65）（54，131.55）（62，137.40）（65，139.40）并将其带入（3.8）式中求值，然后将四组数值求平均值，求得平均值即为参数值：T=19.3，τ=7.5。所以求得的数学模型为：()=119.3+17.5（式3.14）3.4本章小结本章主要说明了钢包底吹氩气工艺的设备组成，并给出两种氩气流量执行器，选择PCM调流器的控制方式。分析底吹氩气系统的控制机理，得出数学模型是一阶延迟模型，结合现场采集的数据最终求得被控对象模型是()=119.3+17.5。
内蒙古科技大学硕士学位论文13图4.1连续图像采集模块图4.2钢包内亮圈大小示意图4.2钢水裸露面图像的处理4.2.1灰度处理图像灰度变换是以点对点映射的方式将原图像的像素灰度值变换为新灰度值。假设输入的图像为(,)，输出的图像为(,)，则图像灰度变换可由下式4.1表示:(,)=[(,)](式4.1)显然，新的灰度值仅由原像素的灰度和灰度变换函数GST决定，图像的像素点之间的空间关系不会改变。灰度变换主要用于图像增强，通过它可以调整图像的亮度和对比度，对图像中的高灰度级或低灰度级进行压缩或拓展。在NILbaVIEWVisionAssistant平台上，调用ColorPlaneExtraction函数模块选择亮度灰度化算法对图像进
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于二值化赋范梯度的中厚板表面缺陷检测[J]. 梁颖,詹光曹,徐科. 表面技术. 2019(10)
[2]钢包底吹氩系统优化与工业试验[J]. 张旭孝,林路. 炼钢. 2019(02)
[3]改进连铸中间包工艺技术减少异常铸坯产生[J]. 袁先锋. 河北企业. 2019(02)
[4]基于LabVIEW对图像采集与处理技术的研究[J]. 吕金隆,李智. 机械设计与制造工程. 2016(08)
[5]250t钢包底吹氩卷渣和钢液裸露的模拟[J]. 郑万,屠浩,李光强,程辉武,朱诚意,谷继刚. 过程工程学报. 2014(03)
[6]基于PLC的嵌入式智能控制研究[J]. 董玉林,杨帅. 科技与企业. 2014(11)
[7]150t钢包底吹氩卷渣行为的物理模拟[J]. 孙丽媛,李京社,唐海燕,黄婷,张牣彧. 特殊钢. 2013(05)
[8]底吹氩钢包精炼中钢渣界面行为物理模拟[J]. 曹震,艾新港,李胜利,张少勇,王鑫. 辽宁科技大学学报. 2013(02)
[9]铁轨表面缺陷的视觉检测与识别算法[J]. 唐湘娜,王耀南. 计算机工程. 2013(03)
[10]钢包底吹氩控制系统的完善与改进[J]. 李宁,徐长锐. 中国仪器仪表. 2013(01)
硕士论文
[1]模糊PID控制器的研究及其PLC实现[D]. 戴晓嘉.辽宁科技大学 2016
[2]钢液液面高度自动测量系统的研制[D]. 吴云飞.东华大学 2016
[3]精炼炉氩气流量的优化设定与控制[D]. 崔东静.东北大学 2009
[4]模糊PID液位控制系统的设计与实现[D]. 李兵.合肥工业大学 2006
[5]模糊PID控制器的设计研究[D]. 李晓丹.天津大学 2005
本文编号：3536645
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
底吹氩气流量与钢水表面裸露面积关系
内蒙古科技大学硕士学位论文11()=1()=11+1（式3.11）式中：1()：一阶惯性传函；：滞后时间；3.3.2被控对象模型的建立通过3.3.1的分析可以确定钢包底吹氩气系统的数学模型为一阶滞后模型()=1+1，具体数学模型的参数，本文通过代入现场数据的方式来确定。系统输入150L/min的氩气流量，观察并记录氩气流量变化情况，得到如下图3.5所示响应曲线。流量（L/min）t/min图3.5底吹氩气控制系统响应曲线滞后一阶惯性环节的时域阶跃响应表达式:=0<01≥（式3.12）选取两个时间点t1、t2，t1<t2且都大于滞后时间拐点，即大于τ，则对应的输出为y(t1)，y(t2)则可以求得：=211(1)01(2)0=21(1)011(2)01(1)01(2)0（式3.13）为较为准确的求出T和τ，尽可能的构建接近实际数学模型，在图3.5中选取8个点，（22，47.7）（26，73.28）（34，102.15）（38，110.40）（50，127.65）（54，131.55）（62，137.40）（65，139.40）并将其带入（3.8）式中求值，然后将四组数值求平均值，求得平均值即为参数值：T=19.3，τ=7.5。所以求得的数学模型为：()=119.3+17.5（式3.14）3.4本章小结本章主要说明了钢包底吹氩气工艺的设备组成，并给出两种氩气流量执行器，选择PCM调流器的控制方式。分析底吹氩气系统的控制机理，得出数学模型是一阶延迟模型，结合现场采集的数据最终求得被控对象模型是()=119.3+17.5。
内蒙古科技大学硕士学位论文13图4.1连续图像采集模块图4.2钢包内亮圈大小示意图4.2钢水裸露面图像的处理4.2.1灰度处理图像灰度变换是以点对点映射的方式将原图像的像素灰度值变换为新灰度值。假设输入的图像为(,)，输出的图像为(,)，则图像灰度变换可由下式4.1表示:(,)=[(,)](式4.1)显然，新的灰度值仅由原像素的灰度和灰度变换函数GST决定，图像的像素点之间的空间关系不会改变。灰度变换主要用于图像增强，通过它可以调整图像的亮度和对比度，对图像中的高灰度级或低灰度级进行压缩或拓展。在NILbaVIEWVisionAssistant平台上，调用ColorPlaneExtraction函数模块选择亮度灰度化算法对图像进
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于二值化赋范梯度的中厚板表面缺陷检测[J]. 梁颖,詹光曹,徐科. 表面技术. 2019(10)
[2]钢包底吹氩系统优化与工业试验[J]. 张旭孝,林路. 炼钢. 2019(02)
[3]改进连铸中间包工艺技术减少异常铸坯产生[J]. 袁先锋. 河北企业. 2019(02)
[4]基于LabVIEW对图像采集与处理技术的研究[J]. 吕金隆,李智. 机械设计与制造工程. 2016(08)
[5]250t钢包底吹氩卷渣和钢液裸露的模拟[J]. 郑万,屠浩,李光强,程辉武,朱诚意,谷继刚. 过程工程学报. 2014(03)
[6]基于PLC的嵌入式智能控制研究[J]. 董玉林,杨帅. 科技与企业. 2014(11)
[7]150t钢包底吹氩卷渣行为的物理模拟[J]. 孙丽媛,李京社,唐海燕,黄婷,张牣彧. 特殊钢. 2013(05)
[8]底吹氩钢包精炼中钢渣界面行为物理模拟[J]. 曹震,艾新港,李胜利,张少勇,王鑫. 辽宁科技大学学报. 2013(02)
[9]铁轨表面缺陷的视觉检测与识别算法[J]. 唐湘娜,王耀南. 计算机工程. 2013(03)
[10]钢包底吹氩控制系统的完善与改进[J]. 李宁,徐长锐. 中国仪器仪表. 2013(01)
硕士论文
[1]模糊PID控制器的研究及其PLC实现[D]. 戴晓嘉.辽宁科技大学 2016
[2]钢液液面高度自动测量系统的研制[D]. 吴云飞.东华大学 2016
[3]精炼炉氩气流量的优化设定与控制[D]. 崔东静.东北大学 2009
[4]模糊PID液位控制系统的设计与实现[D]. 李兵.合肥工业大学 2006
[5]模糊PID控制器的设计研究[D]. 李晓丹.天津大学 2005
本文编号：3536645
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