模糊参数自整定PID控制算法在真空炉温度控制中的研究与应用

发布时间：2021-12-12 06:52

　　真空冶炼炉作为一种新型的真空冶炼设备,在目前已经得到了广泛的应用,由于其具有操作流程简单、能源消耗低、对环境污染少、工作效率高等优点,并且在新型材料的研发和有色金属的提炼等领域占有举足轻重的地位。随着科技技术日新月异,真空冶炼炉在性能和结构方面得到了质的飞跃,大量地应用于有色冶金工业。然而我国的冶炼过程控制技术和自动化水平相对来说还处于发展中阶段,极大程度上制约了真空冶炼炉的发展。将智能控制技术嵌入到真空冶炼炉的实践当中,通过实际工程实现真空冶炼炉的智能化,是未来的研究热点。由于炉内温度是真空冶炼中最为关键的参数,因此本文主要研究真空冶炼过程中的温度控制。首先,分析了炉内温度场的分布,然后,根据温度场的分布对炉内温度进行了检测,最后,根据检测到的温度值设计了真空冶炼炉的温度控制系统。因为真空冶炼是一个时变性、非线性、一阶惯性纯滞后环节的控制对象,并且很难对其建立精确的数学模型。采用常规PID控制,很难得到较为理想的控制效果。本论文采用真空冶炼炉为工程背景,设计了一种基于参数模糊自整定PID控制算法的控制系统,具有响应速度快、几乎无超调的特点,同时提高了系统的整体性能。在工艺流程和控制要...

【文章来源】： 昆明理工大学云南省

【文章页数】：87 页

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 本课题研究背景
    1.2 本课题研究意义
    1.3 国内外的研究近况
        1.3.1 真空冶炼炉内温度场分布
        1.3.2 真空冶炼炉自动控制系统
    1.4 本课题主要研究内容
第二章 炉内温度场分布及仿真的研究
    2.1 真空冶炼炉的结构和传热学分析
    2.2 建立温度场分布的模型
        2.2.1 热辐射理论
        2.2.2 热传导理论
    2.3 真空炉温度场分布方程的建立
        2.3.1 对炉内热传导的分析
        2.3.2 对炉内辐射换热的分析
        2.3.3 炉内温度场分布的建立
    2.4 运用ANSYS-CFX软件建立真空炉模型
        2.4.1 关于ANSYS-CFX软件
        2.4.2 关于CFX功能的应用
    2.5 利用UG NX 3.0建立真空炉各主要部件的三维图形
    2.6 利用ANSYS-CFX软件分析该真空炉内的温度场
    2.7 本章小结
第三章 测温方法的研究及数据分析
    3.1 温度测量方式
        3.1.1 热电偶(thermocouple)
        3.1.2 热电偶的冷端温度补偿
        3.1.3 测温点分布
        3.1.4 利用“比高矮”初步处理数据
    3.2 实际测试点数据处理
    3.3 仿真测试点数据与实际测试点数据对比分析
    3.4 误差点及误差曲线分析
    3.5 实际升温与仿真升温温度值比较分析
    3.6 本章小结
第四章 真空冶炼炉控制系统的设计及控制算法的研究
    4.1 系统总体结构
    4.2 系统工作原理及特点
    4.3 真空冶炼炉的特点及控制要求
    4.4 升温控制算法的研究意义
    4.5 对象的特性研究
    4.6 升温控制算法的研究
    4.7 参数模糊自整定PID控制器原理及设计
        4.7.1 参数模糊自整定PID控制的原理
        4.7.2 系统控制器的设计
    4.8 本章小结
第五章 真空冶炼炉控制系统的硬件选型及程序开发
    5.1 PC机选型
    5.2 PLC选型
    5.3 其他设备的选型
    5.4 控制系统的网络拓扑结构
    5.5 真空炉控制系统程序开发
        5.5.1 控制站程序开发
        5.5.2 操作站程序开发
    5.6 本章小结
第六章 系统运行测试结果分析
    6.1 可靠性
    6.2 精度
    6.3 稳定性
    6.4 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 工作展望
致谢
参考文献
附录A (攻读硕士学位期间主要研究成果)


【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化铝真空碳热还原炉瞬态温度场模拟计算 [J]. 周厚军,陈秀敏,杨斌,李亮,戴永年.  真空科学与技术学报. 2012(10)
[2]焚硫炉温度测量的设计与实践 [J]. 张旭光.  硫酸工业. 2008(06)
[3]热电偶的测温误差分析及解决方案 [J]. 孙国华.  考试周刊. 2008(35)
[4]热电偶的测量误差及克服方法 [J]. 倪建丰.  化工装备技术. 2008(02)
[5]热电偶测温误差的分析及修正方法 [J]. 陈学利,张东风.  科技信息(科学教研). 2008(11)
[6]Ansys在镀锌锅空间温度场分析中的应用 [J]. 解本铭,鞠红超.  中国民航大学学报. 2008(01)
[7]热电偶的测温原理及误差分析 [J]. 陆建东.  宁夏电力. 2007(S2)
[8]三维炉膛温度场重建中病态矩阵方程的求解研究 [J]. 刘冬,王飞,黄群星,严建华,岑可法.  中国电机工程学报. 2007(26)
[9]WinCC数据采集系统中数据访问方法的研究 [J]. 贾建昇,赵解杨,张猛.  有色金属加工. 2007(04)
[10]激光熔覆温度场数值模拟的研究现状及发展 [J]. 张宁,张松,张春华,刘常升.  汽车工艺与材料. 2007(06)

硕士论文
[1]换热站监控系统开发与智能控制的研究[D]. 崔维涛.大连理工大学. 2008
[2]真空感应炉控制系统的设计与研究[D]. 牛林.东北大学. 2005



本文编号：3536207