煅烧窑温度控制研究

论文摘要

工业生产控制中炉窑的温度控制是较困难的课题,因其大滞后和分布参数的非线性系统,难以建立数学模型,以及影响被控制量的参数较多,采用传统的控制策略往往难以获得令人满意的控制品质,难以达到较好的控制效果。煅烧窑因其使用的原料石油焦的特殊性,它在煅烧窑中自身也燃烧引起煅烧窑内温度的分布与常规炉窑不同,并因风量及窑负压的影响使煅烧带前后移动,煅烧带的位置与煅烧窑温度和产品质量有关,而且煅烧带位置的检测没有直接的方法,这使得煅烧窑温度的控制更加困难。本文通过大滞后系统自动控制的发展过程,比较了大滞后系统的各种自动控制算法的优缺点,结合我厂煅烧窑温度控制系统的实际情况,以及模糊控制算法在工业控制中的优点,确定使用模糊控制的基本方法来设计煅烧窑的温度自动系统。本文以模糊集合理论为基础,以模糊推理的基本思想,根据煅烧窑特定位置窑壁温度与煅烧带位置的相关关系,提出了煅烧带位置的模糊检测判断方法,在现场操作人员的长期有效的实际操作经验上提取、归纳了煅烧窑温度模糊控制语言控制规则,设计了煅烧带及煅烧窑温度模糊控制规则库。由系统控制要求,论述了煅烧窑温度控制模糊控制系统的硬件、软件原理,并实际编制了系统软件程序,同时通过MATLAB仿真,确认本文的方法是可行的,能达到所需的控制精度,满足生产工艺要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 工业炉窑温度控制技术及发展
• 1.3 题研究内容及意义
• 1.4 本章小结
• 第2章 大滞后系统的自动控制技术
• 2.1 自动控制的发展历程
• 2.2 大滞后系统自动控制理论的发展
• 2.2.1 Smith预估控制算法
• 2.2.2 大林算法
• 2.2.3 自适应控制
• 2.2.4 预测控制
• 2.2.5 鲁棒控制
• 2.2.6 变结构控制
• 2.2.7 模糊控制
• 2.2.8 神经网络
• 2.3 本章小结
• 第3章 煅烧窑工艺分析
• 3.1 煅烧窑工艺介绍
• 3.1.1 煅烧窑内温度分布基本状态
• 3.1.2 煅烧带的燃料空气配比与给料量
• 3.2 工艺控制分析
• 3.2.1 重油燃烧对窑内温度的影响
• 3.2.2 物料在窑内移动速度对温度的影响
• 3.2.3 燃料和空气量混合及加料量对温度的影响
• 3.2.4 煅烧带位置对质量的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 煅烧窑温度控制模糊控制器设计
• 4.1 模糊概念的定义
• 4.2 模糊语言变量的确定
• 4.3 系统语言控制的描述
• 4.4 模糊控制规则库的建立
• 4.5 本章小结
• 第5章 单片机模糊控制系统设计
• 5.1 单片机硬件系统设计
• 5.1.1 单片机的选择
• 5.1.2 A/D、D/A转换器的选择
• 5.1.3 输入、输出设备的选择
• 5.2 系统软件设计
• 5.3 系统软件清单
• 5.4 本章小结
• 第6章 煅烧窑温度模糊控制系统仿真
• 6.1 煅烧带位置模糊控制仿真
• 6.2 煅烧窑温度模糊控制系统仿真
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢