焦炉鼓冷系统广义预测控制器的设计与应用

发布时间：2017-08-31 15:00

  本文关键词：焦炉鼓冷系统广义预测控制器的设计与应用

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【摘要】：焦炉鼓冷系统是由集气管总管、初冷器、大循环和鼓风机等装置组成,是整个炼焦生产过程中极其重要的组成部分,由于焦炉鼓冷系统具有工况复杂多变、强耦合、非线性等特点,很难建立精确的数学模型,其控制性能的好坏直接影响着焦炭的产量和质量,也将直接关系到着整个粗煤气系统的平稳传输。因此焦炉鼓冷系统先进控制器的设计对理论和现实具有非常重要的意义。本课题来源于内蒙古美方煤焦化厂的焦炉鼓冷系统的项目改造。在对现场的工艺生产过程及焦炉鼓冷控制系统的状态特性研究后,根据焦炉煤气发生量的大小将鼓冷控制系统分为三种不同的工况(检修保温、正常生产和推焦加煤)。在这三种工况下运行时,集气管压力波动幅度较大,系统有时甚至会产生振荡且运行很不稳定,很难达到预期的控制效果。为此,本文基于焦炉鼓冷系统模型分段辨识,通过对不同模型设计不同的GPC控制器并实现控制器之间的无扰切换,即根据三种工况对应的控制器对焦炉鼓冷系统进行稳定控制。仿真及实际运行结果表明,在三种不同的工况条件下,控制系统在模型变化时可及时调整控制器及控制器的参数,系统输出跟踪迅速且超调量较小,不但提高了系统的控制精度,而且也提高了系统对复杂工况的适应性和鲁棒性,可保证焦炉鼓冷系统在这三种工况条件下稳定运行且集气管压力稳定在工艺要求的(120±20)Pa范围内。系统投运以后,经过长期的观察取得了较好的控制效果,具有很好的实际应用价值。
【关键词】：焦炉 鼓冷系统 分段辨识 广义预测控制 多模型切换
【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9-15
• 1.1 国内外研究现状及炼焦工艺介绍9-11
• 1.2 焦炉及鼓冷控制系统结构简介11-13
• 1.2.1 炼焦炉结构简介11-12
• 1.2.2 焦炉鼓冷系统简介12-13
• 1.3 本课题研究背景及现场控制要求13
• 1.4 本文研究主要内容13-15
• 第二章 焦炉鼓冷系统辨识与系统建模15-23
• 2.1 焦炉鼓冷控制系统分析15
• 2.2 焦炉鼓冷控制系统建模15-18
• 2.2.1 模型建立与数据预处理15-17
• 2.2.2 模型获取的方法17-18
• 2.2.3 系统辨识的方法18
• 2.3 焦炉鼓冷系统模型参数辨识18-23
• 第三章 焦炉鼓冷系统多模型切换GPC控制器的设计23-36
• 3.1 预测控制23-26
• 3.1.1 预测控制的产生和发展23-24
• 3.1.2 预测控制的基本原理24-25
• 3.1.3 广义预测控制理论的提出25-26
• 3.2 焦炉鼓冷系统GPC多模型结构图及切换控制策略26-28
• 3.2.1 焦炉鼓冷系统多模GPC控制器结构图26-27
• 3.2.2 焦炉鼓冷系统多模型GPC切换控制策略27-28
• 3.3 焦炉鼓冷系统控制器参数的设计28-36
• 3.3.1 焦炉鼓冷系统GPC控制器模型28-31
• 3.3.2 鼓冷系统多模GPC控制器最优控制率的计算31-34
• 3.3.3 鼓冷系统实际参数计算34-36
• 第四章 焦炉鼓冷系统MATLAB仿真36-47
• 4.1 焦炉鼓冷系统多模GPC数值仿真36-40
• 4.2 焦炉鼓冷系统多模GPC三种工况下的仿真分析40-47
• 4.2.1 焦炉鼓冷系统GPC与模糊控制三工况下的仿真比较40-42
• 4.2.2 焦炉鼓冷系统GPC三工况下加干扰的仿真42-43
• 4.2.3 焦炉鼓冷系统GPC三工况下模型失配的仿真43-47
• 第五章 焦炉鼓冷系统多模GPC控制在DCS系统下的实现47-63
• 5.1 浙大中控DCS控制系统简介47
• 5.2 JX-300X的系统组成及特点47-50
• 5.2.1 JX-300X控制软件的组成47-48
• 5.2.2 JX-300X软件的特点48-50
• 5.3 集散控制系统设计的原则和步骤50-51
• 5.4 焦炉鼓冷智能控制系统在DCS系统下的实现51-60
• 5.4.1 硬件模块的选型51-53
• 5.4.2 系统软件组态53-58
• 5.4.3 控制系统监控画面58-60
• 5.5 焦炉鼓冷控制系统改造前后在DCS中运行趋势图60-63
• 5.5.1 焦炉鼓冷系统项目改造前的趋势图60-61
• 5.5.2 焦炉鼓冷系统项目改造后的趋势图61-63
• 第六章 总结与展望63-64
• 6.1 本文总结63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-67
• 在校研究成果67-68
• 致谢68-69
• 图表清单69-71
• 附录 一71-74

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6 ;新书介绍-《焦炉加热调节与节能》[A];苏鲁皖赣四省金属学会第十三届焦化联合学术年会论文集[C];2005年

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本文编号：766254