基于DSP控制的氟化铝比值控制系统的研究

论文摘要

氟化铝是电解铝工业的催化剂。采用干法氟化铝的生产工艺及对氟化铝的生产过程进行自动控制,对于提高生产效率,保障工人安全、改善生产环境和促进企业快速发展有着积极作用。以宁夏东方有色金属集团公司的氟化铝生产工艺的技术改造为研究背景,对化工生产过程中常见的物料配比的比值控制系统进行了研究。从数字控制发展的角度出发,将数字信号处理器(DSP)引入比值控制系统,采用混合过程的PID算法,不仅提高了控制精度,还加快了系统的响应速度。在熟悉氟化铝生产工艺的基础上分析了影响产品质量的因素,严格按照物料的配比进行生产,是保证产品质量的重要环节;生产工艺的改进,是以稳定的控制系统为前提的。把DSP应用于过程控制系统,有利于提高过程控制的稳定性、准确性和快速性,有利于促进过程控制的网络化。本论文以设计思路为提纲,进行了工艺分析、系统设计和仿真,最后是部分模拟实验,结果证明设计可行。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 氟化铝生产工艺概况
• 1.1.1 传统湿法氟化铝生产工艺
• 1.1.2 干法氟化铝生产工艺
• 1.2 氟化铝生产控制系统概况
• 1.2.1 氟化铝生产控制系统的现状
• 1.2.2 氟化铝生产控制系统的发展
• 1.3 论文主要研究内容
• 2 干法氟化铝的生产控制系统方案的确定
• 2.1 干法氟化铝的生产工艺流程
• 2.1.1 氟化氢的制取工艺
• 2.1.2 氟化铝的合成工艺
• 2.1.3 影响产品质量的因素分析
• 2.2 控制方案的选择
• 2.2.1 萤石和硫酸的质量比
• 2.2.2 主、从物料的选择
• 2.3 氟化铝生产的控制系统的选型
• 2.3.1 控制器的选择
• 2.3.2 比值控制系统的选型
• 2.3.3 主从物料比值系数的计算
• 2.4 比值控制系统的PID 控制算法
• 2.4.1 两种基本的PID 算法
• 2.4.2 混合PID 算法
• 2.5 比值控制系统的仿真
• 2.6 仿真小结
• 3 系统的硬件设计
• 3.1 TMS320 系列DSP 的特点
• 3.1.1 TMS320 系列DSP 概述
• 3.1.2 DSP 芯片基本结构
• 3.2 DSP 与MCU、通用处理器、FPGA 三者的比较
• 3.2.1 DSP 与MCU 的比较
• 3.2.2 DSP 与通用处理器的比较
• 3.2.3 DSP 与FPGA 的比较
• 3.3 TMS320X2407A 数字处理器的特点
• 3.4 系统硬件的设计
• 3.4.1 以DSPLF2407A 为核心的控制电路原理框图
• 3.4.2 DSP 最小系统电路设计
• 3.5 比值控制系统电路原理图
• 4 系统软件的设计
• 4.1 系统软件内容（实验部分）
• 4.2 系统的程序设计
• 4.2.1 主程序
• 4.2.2 积分—比例积分（I-PI）算法子程序
• 4.2.3 定时器1 周期中断子程序
• 4.2.4 定时器2 周期中断子程序
• 4.2.5 AD 滤波子程序
• 5 结论
• 5.1 工作总结
• 5.2 进一步研究工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录