模糊PID控制在焦炉加热系统中的研究与应用

发布时间：2017-10-01 17:17

  本文关键词：模糊PID控制在焦炉加热系统中的研究与应用

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【摘要】：在焦炉加热过程中,焦炉火道温度是其重要参数。控制焦炉火道温度的稳定对提高焦炭的质量、降低焦炉能耗、减少环境污染、延长炉体寿命有着直接的影响。因此研究如何控制焦炉火道温度的稳定具有非常重要的现实意义。焦炉加热过程具有大惯性、大滞后等特点,采用常规算法难以取得良好的控制效果。本文从焦炉生产工艺出发,详细地分析了焦炉加热过程火道温度的影响因素以及对其控制存在的难点。针对焦炉加热过程,采集了现场大量的历史输入输出数据,通过采用F检验定阶法和递推最小二乘法得到简化的火道温度模型。在介绍传统PID控制算法以及模糊控制算法原理的基础上,结合焦炉加热过程详细地设计了模糊PID控制器,并通过MATLAB进行仿真。结果表明:与传统PID控制算法相比,模糊PID控制算法具有更好的动态特性、自适应性和抗干扰性。本文最后介绍模糊PID控制算法在浙大中控JX-300XP系统中的应用。以景德镇工业集团焦化厂5#焦炉为背景,采用串级控制方案,其中主回路为模糊PID控制算法,副回路为PID控制算法;并详细讲述在浙大中控JX-300XP系统中组态设计过程。系统投运后,有效的解决炉温波动,提高焦炉火道温度的稳定性等问题,并减少加热煤气量,产生一定的经济效益。
【关键词】：焦炉 火道温度 F检验法 模糊PID 串级控制
【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】：TP273;TQ520.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景和意义9
• 1.2 焦炉加热控制系统国内外研究现状9-13
• 1.2.1 国外概况9-12
• 1.2.2 国内典型的焦炉加热控制系统12-13
• 1.3 论文的主要内容和结构13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 第二章 焦炉生产与焦炉加热系统15-20
• 2.1 焦炉生产工艺15-17
• 2.1.1 焦炉炉体结构15-16
• 2.1.2 焦炉炼焦生产工艺16-17
• 2.2 焦炉加热系统简介17-19
• 2.2.1 焦炉加热燃烧过程17-18
• 2.2.2 影响焦炉加热燃烧过程的因素18
• 2.2.3 焦炉加热系统控制难点18-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第三章 焦炉火道温度模型辨识20-27
• 3.1 建立火道温度模型的基本方法20
• 3.2 火道温度系统输入输出相关性分析20-21
• 3.3 火道温度模型的辨识21-26
• 3.3.1 残差的方差确定模型的阶次21-23
• 3.3.2 F-text定阶法23-24
• 3.3.3 模型参数的确定24-26
• 3.4 本章小结26-27
• 第四章 控制算法原理27-33
• 4.1 PID控制27-28
• 4.1.1 PID控制原理27
• 4.1.2 PID控制的优缺点27-28
• 4.2 模糊控制28-32
• 4.2.1 模糊控制思想28
• 4.2.2 模糊控制原理28-29
• 4.2.3 模糊控制器的设计29-32
• 4.3 模糊控制优缺点32
• 4.4 本章小结32-33
• 第五章 模糊PID控制算法及仿真研究33-47
• 5.1 设计模糊PID控制器33-42
• 5.1.1 确定控制器的结构33
• 5.1.2 定义输入输出变量的论域及模糊集33-34
• 5.1.3 模糊控制规则的制定34-39
• 5.1.4 模糊推理合成39
• 5.1.5 解模糊化39-42
• 5.2 模糊PID控制算法仿真研究42-46
• 5.2.1 仿真模型及条件的选取42
• 5.2.2 模型仿真比较42-45
• 5.2.3 仿真结论45-46
• 5.3 本章小结46-47
• 第六章 焦炉加热系统控制方案在DCS中的实现47-60
• 6.1 焦炉加热系统的总体控制方案47-48
• 6.2 JX-300XP系统介绍48-50
• 6.3 系统控制方案在DCS中的实现50-58
• 6.3.1 红外自动测温系统51-53
• 6.3.2 火道温度的在线检测的实现53-55
• 6.3.3 火道温度控制的设计及实现55-58
• 6.4 运行结果及分析58-59
• 6.5 本章小结59-60
• 第七章 结论与展望60-62
• 7.1 结论60
• 7.2 展望60-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 附录A 插图清单66-68
• 附录B 表格清单68-69
• 附录C 现场采集数据69-71

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