基于支持向量机的内模控制器在集气管压力控制中的应用

发布时间：2017-08-22 03:42

  本文关键词：基于支持向量机的内模控制器在集气管压力控制中的应用

  更多相关文章： 集气管压力 LSSVM_IMC 内模控制 非线性PID 解耦控制

【摘要】：集气管压力的稳定是焦炉正常生产的重要保证,直接影响到产品质量、生产效率、设备寿命和环境污染等。但是多焦炉集气管压力控制是一个高度非线性、时变性、不对称的复杂控制系统,具有多变量耦合和强扰动等特性,难以建立准确的数学模型,常规控制方法很难达到理想控制效果。本文以河北某焦化厂焦炉集气管压力控制系统改造为研究背景,根据对炼焦生产工艺和集气管压力系统的研究分析,将焦炉集气管压力系统分为鼓风机变频调速子系统和集气管压力控制子系统两个部分,前者用于实现初冷器前吸力的稳定,后者用于消除多集气管压力之间的耦合影响,并分别设计不同控制器进行调节控制,最终保证集气管压力稳定在控制范围内。针对焦炉生产中出现的不同工况,为保持初冷器前吸力稳定,本文在鼓风机变频调速子系统中采用基于最小二乘支持向量机的内模控制(LSSVM_IMC)与非线性PID复合切换控制策略。一般正常生产工况下,初冷器前吸力随着煤气总量的变化上下波动,系统采用LSSVM_IMC控制器,在线跟踪鼓风机调速系统被控对象模型,实时调整控制器参数,有效抑制未知干扰引起的吸力波动;非正常工况主要是由于推焦、出煤、换向、开关氨水等人工操作导致,此时采用非线性PID控制消除强扰动,快速恢复系统稳定。两种控制策略相互协调,根据不同工况条件进行复合切换,进而控制初冷器前吸力处于正常范围。本文在集气管压力子系统中采用变参数PI与解耦控制相结合的控制方法来消除多焦炉各集气单管压力之间的耦合影响。MATLAB仿真结果及现场运行曲线表明,所用复合控制及解耦方法满足生产工艺的要求,不仅可以有效抑制各种干扰,而且能够消除集气管压力之间的耦合作用,较好实现了对系统设定值的快速跟踪,鲁棒性良好,该集气管压力控制系统具有一定的可行性及推广价值。
【关键词】：集气管压力 LSSVM_IMC 内模控制 非线性PID 解耦控制
【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
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究概况11-13
• 1.3 本文课题来源及研究内容13-15
• 第二章 炼焦工艺与集气管对象分析15-23
• 2.1 炼焦工艺过程15-18
• 2.1.1 炼焦生产过程15-16
• 2.1.2 焦炉组成结构16-17
• 2.1.3 荒煤气导出系统17-18
• 2.2 集气管对象特性分析18-21
• 2.2.1 集气管对象组成结构18-20
• 2.2.2 集气管压力影响因素分析20
• 2.2.3 集气管压力控制难点20-21
• 2.3 焦炉集气管压力系统总体控制方案21-23
• 第三章 鼓风机变频调速子系统控制器设计23-41
• 3.1 鼓风机变频调速系统23-26
• 3.1.1 变频调速基本结构及工作原理23-25
• 3.1.2 鼓风机变频调速总体控制方案25-26
• 3.2 基于最小二乘支持向量机的内模控制26-35
• 3.2.1 SVM及LS_SVM基本理论26-31
• 3.2.2 LS_SVM控制系统辨识建模31-32
• 3.2.3 LS_SVM内模控制原理32-35
• 3.3 鼓风机变频调速系统复合切换控制器设计35-41
• 3.3.1 LSSVM_IMC及非线性PID复合切换控制器整体方案35-37
• 3.3.2 正常工况下LSSVM_IMC控制器设计37-39
• 3.3.3 非正常工况下非线性PID控制器设计39-41
• 第四章 集气管压力子系统解耦控制器设计41-47
• 4.1 MIMO系统的最小二乘法参数辨识41-42
• 4.2 基于ARX辨识模型的多变量系统解耦控制器设计42-44
• 4.3 集气管压力子系统解耦控制44-47
• 4.3.1 集气管压力子系统耦合性分析44
• 4.3.2 集气管压力子系统辨识建模44-45
• 4.3.3 集气管压力子系统解耦控制器设计45-47
• 第五章 集气管压力控制系统MATLAB仿真47-54
• 5.1 MATLAB仿真软件47
• 5.2 鼓风机变频调速子系统控制仿真47-50
• 5.3 集气管压力子系统解耦控制仿真50-54
• 第六章 集气管压力PLC控制系统的应用54-67
• 6.1 S7-300 PLC及TIA V13基本介绍54-56
• 6.1.1 S7-300 PLC基本介绍54-55
• 6.1.2 TIA V13基本介绍55-56
• 6.2 系统控制组成56-64
• 6.2.1 系统结构56-59
• 6.2.2 控制方式59-62
• 6.2.3 监控画面62-64
• 6.3 系统运行效果64-67
• 第七章 总结与展望67-69
• 参考文献69-72
• 插图清单72-74
• 附录一 正常工况下的300组现场生产数据74-81
• 在学研究成果81-82
• 致谢82

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本文编号：716875