基于数据驱动的焦炉集气过程滑模控制方法及应用研究

发布时间：2022-04-26 21:12

　　焦炉集气系统在炼焦生产过程中占据着重要的地位。通过集气过程有效回收利用荒煤气,不仅节约能源,而且降低环境污染,是钢铁生产的重要环节。焦炉集气管压力是焦炉集气过程中的重要参数,它的稳定与否直接影响着焦炭和煤气质量、设备寿命以及生产环境。因此,研究焦炉集气过程的控制问题对钢铁工业生产有着重要的意义。焦炉集气过程是一个高度复杂的工业生产过程,具有强耦合、非线性、时变、大扰动、难以建立数学模型等特性,因此采用传统的控制方法很难达到理想的控制效果。针对焦炉集气管压力这一控制难题,本文提出一种基于数据驱动的滑模解耦控制策略,为有效解决焦炉集气管压力的控制问题提供一种有效的途径。论文的研究成果主要包括下述五个方面:（1）针对焦炉集气过程机理复杂,耦合因素多,荒煤气流量不可测量的问题,提出了一种新型混合非线性动态数学模型。不同于已有的线性焦炉集气管压力模型,本文所建立的模型同时包括集气管压力系统（Gas Collector Pressure System,GCPS）和鼓风机回收冷却系统（Blast Blower Recovery and Cooling System,BBRCS）。首先,运用机理建模方... 

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 焦炉集气过程建模研究现状
        1.2.2 焦炉集气过程控制研究现状
    1.3 焦炉集气控制系统中存在的主要问题
    1.4 本文主要工作
第二章 焦炉集气过程与建模方法研究
    2.1 引言
    2.2 焦炉集气过程工艺
    2.3 GCPS的动态模型
        2.3.1 假设
        2.3.2 各个单元的基本方程
        2.3.3 过程模型
    2.4 BBRCS的动态模型
        2.4.1 过程模型
        2.4.2 ABC-BP神经网络训练样本集的选取
        2.4.3 ABC-BP神经网络的初始化
        2.4.4 ABC-BP神经网络模型
    2.5 仿真结果与讨论
        2.5.1 忽略BBRCS对GCPS的输出耦合影响
        2.5.2 忽略GCPS对BBRCS的输出耦合影响
        2.5.3 考虑GCPS和BBRCS之间的输出耦合效应
    2.6 本章小结
第三章 焦炉集气过程自适应滑模解耦控制方法研究
    3.1 引言
    3.2 自适应滑模解耦控制器设计
        3.2.1 数据驱动滑模面设计
        3.2.2 滑模解耦控制律设计
        3.2.3 鲁棒稳定性分析
    3.3 仿真研究
        3.3.1 仿真系统与参数选取
        3.3.2 仿真结果与分析
    3.4 本章小结
第四章 焦炉集气过程混合变结构PI控制方法研究
    4.1 引言
    4.2 混合变结构PI控制器设计
        4.2.1 控制律设计
        4.2.2 鲁棒稳定性分析
    4.3 仿真研究
        4.3.1 案例研究1:对扰动和耦合的抑制
        4.3.2 案例研究2:对连续型时变参数的抑制
        4.3.3 案例研究3:对非连续型时变参数的抑制
    4.4 本章小结
第五章 焦炉集气过程鲁棒跟踪控制方法研究
    5.1 引言
    5.2 数据驱动鲁棒跟踪控制器设计
        5.2.1 数据驱动滑模面设计
        5.2.2 控制律设计
        5.2.3 鲁棒稳定性分析
    5.3 仿真研究
        5.3.1 仿真系统与参数选取
        5.3.2 仿真结果与分析
    5.4 本章小结
第六章 控制方法的工业应用研究
    6.1 引言
    6.2 控制系统结构
        6.2.1 硬件结构
        6.2.2 软件结构
    6.3 控制系统实现
        6.3.1 总述
        6.3.2 控制器参数选取
    6.4 实际工业运行结果与分析
    6.5 本章小结
第七章 结论与展望
参考文献
致谢
作者攻读博士学位期间主要研究成果



本文编号：3648742