连续退火炉RTF段温度控制系统的研究

论文摘要

连续退火炉作为冷轧硅钢连续退火生产线上的主要设备之一,直接影响冷轧硅钢带的质量、产量和成本。研究连续退火炉温度控制系统在提高生产率、改善产品质量和节约能源方面有着举足轻重的意义。鉴于连续退火炉温度控制是一个复杂而且难以控制的工业过程,采用常规的PID控制策略已经很难取得很好的控制效果,研究一种性能良好的控制策略无疑有着实际的意义。本文从实际出发,以冷轧硅钢连续退火生产线的退火炉为研究背景,对连退退火炉控制系统发展进行了研究；然后阐述了连续退火线的工作原理及工艺流程,重点对现场连续退火炉RTF段炉体结构及其设备组成、燃烧控制原理和温度控制原理进行了详细分析,重点对系统中采用的双交叉限幅控制策略进行了研究。最后结合现场生产情况,通过对现场炉温系统的运行效果进行总结,综合分析出常规PID的效果并进行了评价,总结出基于常规PID调节的炉温控制系统在稳定生产过程中运行效果良好,基本能够满足生产工艺精度要求；但是在升温过程、品种变化、速度变化等情况下,常规PID控制系统表现不佳,鲁棒性较差,存在超调量大、稳定时间和延迟时间长等缺点,严重制约了生产率的提高和生产成本的降低,常规PID控制需进一步优化以提高控制精度。针对连续退火炉温度控制中存在的一些问题,如难以确定精确的数学模型、环境干扰、炉体特性等对控制对象的影响,本文结合生产实际,提出并设计了一种模糊自整定PID控制系统。模糊自整定PID控制系统利用模糊逻辑控制对PID参数进行在线修正,选择合理的PID参数,使整个系统达到最佳控制效果。最后，通过在MATLAB环境下进行SIMULINK仿真研究比较常规PID控制和模糊PID控制的控制效果,结果表明：基于模糊自整定PID的炉温控制系统与基于常规PID调节的炉温控制系统相比,对炉温变化的跟踪性能较好,超调量小,调节时间较短,而且鲁棒性较强。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及实际意义
• 1.2 退火炉控制系统的国内外发展动态
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 理论基础
• 2.1 PID控制原理
• 2.2 模糊控制原理与设计方法
• 2.3 本章小结
• 第3章 连续退火线工艺分析
• 3.1 连续退火线工艺原理及控制要求
• 3.2 连续退火炉加热段温度控制系统
• 3.3 本章小结
• 第4章 模糊自整定PID控制器的设计与仿真
• 4.1 连续退火炉温度控制系统特性研究及模型结构
• 4.2 退火炉温度系统模型的辨识及PID算法仿真
• 4.3 模糊自整定PID控制的Simulink仿真框图
• 4.4 模糊自整定PID控制与常规PID控制仿真比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢