模糊PID参数自整定在高炉顶压控制系统的应用研究
发布时间：2021-03-29 06:07
在高炉生产中,稳定的炉顶压力可以提高高炉炼铁产量,降低炉料焦比,而不稳定的顶压会引起炉内煤气流紊乱,严重时会导致崩料和悬料。高炉顶压是个具有多扰动、强非线性和时变特性的多变量系统,如果单独使用PID控制,只有一组参数,难以适应复杂多变的高炉内部气流压力环境,而单独使用模糊控制则无法完全消除稳态误差,两种控制方法均不能较好的控制炉顶压力。因此,论文将模糊控制和传统PID控制结合,进行模糊PID参数自整定算法在高炉顶压控制系统的应用研究。论文以太钢6号4350m3高炉控制系统为研究对象,首先分析了现代大型高炉顶压控制工艺,并结合高炉炼铁的具体工艺过程分析了影响高炉顶压调节的主要因素。结合在此高炉控制系统的项目实施经验,对基于西门子PCS7过程控制软件的整个自动化控制系统的设计、网络配置和硬件配置等方面做了研究和描述。本文在此基础上设计和实现了针对于炉顶压力系统的模糊PID参数自整定控制方法,并运用MATLAB/Simulink仿真软件以及Fuzzy logic工具箱对普通PID控制器和模糊PID参数自整定控制器进行仿真比较。仿真结果表明,模糊PID参数自整定控制效果优于常规的PID控制,实...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院大学人工智能学院)北京市
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１高炉顶压控制系统工艺流程示意图??因为ＰＩＤ控制具有独特的优势，在此基础上，国内外许多专家学者又继续??
２．２．１商炉顶压系统工艺简介??太钢６号４３５０ｍ３高炉顶压控制系统主要包括环缝洗涂装置、旁通阀沮、ＴＲＴ。??太钢６号高炉顶压工艺流程如图２－２所示，正常高炉炼铁生产中炉内会产生大量??含有冶炼炉料微粒的高炉煤气。高炉煤气首先经过重力除尘进行一次除尘，一??次除尘后的煤气称为荒煤气。当荒煤气温度在正常范围（Ｈｘｒｃ？２５〇ｒ）?Ｗ内，??就选择进入干法除尘系统进行二次净化处理，二次除尘后的高炉煤气被称为净??煤气。而如果从重力除尘器来的荒煤气温度高于２５０’Ｃ，炉顶开始自动喷水给炉??顶高炉煤气降温，若荒煤气温度还是得不到控制或者荒煤气温度低于ｌＯＯ’Ｃ时，??煤气除尘方式切换为备用的湿式环缝洗涂进行二次除尘，Ｗ确保煤气净化的安??全正常运行。经过二次除尘后的净煤气中的灰尘含量和水含量满足其后ＴＲＴ装??置对高炉煤气的质量要求。净煤气经过ＴＲＴ装置的静叶将自己势能转化为电能??后接入整个厂区的煤气管网。??８??
ｉ??净煤气管网??图２－２髙炉顶压系统工芝流程图??在高炉顶压系统中环缝洗涂装置、旁通阀组和ＴＲＴ都具有单独控制炉顶压??力的能力。因此高炉正常生产过程中，高炉顶压的控制权会根据炉顶压力控制??设备的状态不同而在这兰个装置之间转换。一般情况下中控室首选使用ＴＲＴ控??制高炉顶压。当中控室选择ＴＲＴ控制炉顶压力前，会首先保证环缝洗緣装置退??出＂环缝控制顶压＂模式，即环缝洗涂装置不控制炉顶压力只是保持高炉煤气??通过环缝装置的压差恒定。在环缝洗洛装置退出炉顶压力控制后，由阀组??接管顶压控制，也就是在ＴＲＴ装置启动准备控制炉顶压力的过程中，ｆｃ要由旁??通阀组协助控制炉顶压力。在满足Ｗ上的前提条件下中控室发出ＴＲＴ启动命令，??ＴＲＴ静叶开度从０％即全关闭状态下按照预设的上升斜率逐步打开，髙炉煤气迅??速通过透平
【参考文献】：
期刊论文
[1]高炉双顶压控制的应用[J]. 杨中卫,王洪杰. 自动化应用. 2010(12)
[2]新钢公司6号高炉TRT控制系统的探讨[J]. 胡前勇. 江西冶金. 2007(05)
[3]PLC在高炉炉顶压力调节中的应用[J]. 丁尔云,王云顺. 河北省科学院学报. 2007(03)
[4]大型高炉顶压控制技术的改进[J]. 李伟. 重庆科技学院学报. 2006(03)
[5]高炉煤气系统减压阀组调节性能分析[J]. 刘会良. 阀门. 2006(04)
[6]PID参数先进整定方法综述[J]. 王伟,张晶涛,柴天佑. 自动化学报. 2000(03)
[7]模糊控制与PID控制的内在联系[J]. 亢海伟,杨庆芬,王硕禾. 石家庄铁道学院学报. 2000(01)
[8]Ziegler-Nichols整定在控制系统中的应用[J]. 付翌. 核工程研究与设计. 2007 (04)
硕士论文
[1]高炉炉顶压力建模与控制研究[D]. 李润亚.中南大学 2014
[2]基于模糊自整定PID算法的电锅炉温度控制[D]. 范津齐.沈阳理工大学 2013
[3]基于模糊PID的高炉炉顶压力控制系统的开发与工业应用[D]. 陈奇福.中南大学 2010
[4]高炉TRT控制系统的研究与设计[D]. 郭敏.西安工业大学 2010
[5]基于PCS7的模糊-PID控制在水泥过程控制系统中的应用研究[D]. 李恒.武汉理工大学 2010
[6]模糊自整定PID温室温度控制器的设计[D]. 罗淳.武汉科技大学 2009
[7]TRT系统紧急停机工况下的炉顶压力控制方法研究[D]. 高尚敏.浙江大学 2007
[8]免疫遗传算法PID参数整定在TRT控制系统中的应用[D]. 陈峰.湖南工业大学 2007
[9]参数模糊自整定PID控制器的研制[D]. 宁海峰.华侨大学 2006
[10]模糊免疫PID算法在焦炉温度控制中的研究[D]. 赵亚平.东北大学 2006
本文编号：3107051
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院大学人工智能学院)北京市
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１高炉顶压控制系统工艺流程示意图??因为ＰＩＤ控制具有独特的优势，在此基础上，国内外许多专家学者又继续??
２．２．１商炉顶压系统工艺简介??太钢６号４３５０ｍ３高炉顶压控制系统主要包括环缝洗涂装置、旁通阀沮、ＴＲＴ。??太钢６号高炉顶压工艺流程如图２－２所示，正常高炉炼铁生产中炉内会产生大量??含有冶炼炉料微粒的高炉煤气。高炉煤气首先经过重力除尘进行一次除尘，一??次除尘后的煤气称为荒煤气。当荒煤气温度在正常范围（Ｈｘｒｃ？２５〇ｒ）?Ｗ内，??就选择进入干法除尘系统进行二次净化处理，二次除尘后的高炉煤气被称为净??煤气。而如果从重力除尘器来的荒煤气温度高于２５０’Ｃ，炉顶开始自动喷水给炉??顶高炉煤气降温，若荒煤气温度还是得不到控制或者荒煤气温度低于ｌＯＯ’Ｃ时，??煤气除尘方式切换为备用的湿式环缝洗涂进行二次除尘，Ｗ确保煤气净化的安??全正常运行。经过二次除尘后的净煤气中的灰尘含量和水含量满足其后ＴＲＴ装??置对高炉煤气的质量要求。净煤气经过ＴＲＴ装置的静叶将自己势能转化为电能??后接入整个厂区的煤气管网。??８??
ｉ??净煤气管网??图２－２髙炉顶压系统工芝流程图??在高炉顶压系统中环缝洗涂装置、旁通阀组和ＴＲＴ都具有单独控制炉顶压??力的能力。因此高炉正常生产过程中，高炉顶压的控制权会根据炉顶压力控制??设备的状态不同而在这兰个装置之间转换。一般情况下中控室首选使用ＴＲＴ控??制高炉顶压。当中控室选择ＴＲＴ控制炉顶压力前，会首先保证环缝洗緣装置退??出＂环缝控制顶压＂模式，即环缝洗涂装置不控制炉顶压力只是保持高炉煤气??通过环缝装置的压差恒定。在环缝洗洛装置退出炉顶压力控制后，由阀组??接管顶压控制，也就是在ＴＲＴ装置启动准备控制炉顶压力的过程中，ｆｃ要由旁??通阀组协助控制炉顶压力。在满足Ｗ上的前提条件下中控室发出ＴＲＴ启动命令，??ＴＲＴ静叶开度从０％即全关闭状态下按照预设的上升斜率逐步打开，髙炉煤气迅??速通过透平
【参考文献】：
期刊论文
[1]高炉双顶压控制的应用[J]. 杨中卫,王洪杰. 自动化应用. 2010(12)
[2]新钢公司6号高炉TRT控制系统的探讨[J]. 胡前勇. 江西冶金. 2007(05)
[3]PLC在高炉炉顶压力调节中的应用[J]. 丁尔云,王云顺. 河北省科学院学报. 2007(03)
[4]大型高炉顶压控制技术的改进[J]. 李伟. 重庆科技学院学报. 2006(03)
[5]高炉煤气系统减压阀组调节性能分析[J]. 刘会良. 阀门. 2006(04)
[6]PID参数先进整定方法综述[J]. 王伟,张晶涛,柴天佑. 自动化学报. 2000(03)
[7]模糊控制与PID控制的内在联系[J]. 亢海伟,杨庆芬,王硕禾. 石家庄铁道学院学报. 2000(01)
[8]Ziegler-Nichols整定在控制系统中的应用[J]. 付翌. 核工程研究与设计. 2007 (04)
硕士论文
[1]高炉炉顶压力建模与控制研究[D]. 李润亚.中南大学 2014
[2]基于模糊自整定PID算法的电锅炉温度控制[D]. 范津齐.沈阳理工大学 2013
[3]基于模糊PID的高炉炉顶压力控制系统的开发与工业应用[D]. 陈奇福.中南大学 2010
[4]高炉TRT控制系统的研究与设计[D]. 郭敏.西安工业大学 2010
[5]基于PCS7的模糊-PID控制在水泥过程控制系统中的应用研究[D]. 李恒.武汉理工大学 2010
[6]模糊自整定PID温室温度控制器的设计[D]. 罗淳.武汉科技大学 2009
[7]TRT系统紧急停机工况下的炉顶压力控制方法研究[D]. 高尚敏.浙江大学 2007
[8]免疫遗传算法PID参数整定在TRT控制系统中的应用[D]. 陈峰.湖南工业大学 2007
[9]参数模糊自整定PID控制器的研制[D]. 宁海峰.华侨大学 2006
[10]模糊免疫PID算法在焦炉温度控制中的研究[D]. 赵亚平.东北大学 2006
本文编号：3107051
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