烧结终点检测与智能控制系统研究

论文摘要

烧结作为钢铁冶炼过程中的原料预处理过程,其中包含复杂的物理和化学反应,具有大时滞性、高度复杂性、不确定性的特点,是一个多输入多输出系统。烧结终点是料层烧透时所对应的风箱位置。在烧结生产中,烧结终点是与烧结矿的产量、质量及成本密切相关的一个重要参数。准确地控制烧结终点的位置不仅能保证烧结过程的稳定,而且能保证烧结面积的有效利用,控制得好,可大大提高烧结矿产量和一级品率,降低返矿。但由于现场环境恶劣及检测手段的局限性,目前该参数尚无法直接测量,更难以实现自动控制。因此,寻求终点的检测方法进而实现智能控制具有重要的理论意义和实用价值。本文主要内容分为三部分：烧结终点的检测,烧结终点模型的辨识和烧结终点的智能控制。首先,结合国内某烧结厂的现场环境,采用风箱废气温度进行终点值的判断,同时引入了大烟道温度对终点判断值进行修正,提出了风箱废气温度和料层厚度的检测方案。其次,分析了台车速度、点火温度、水分百分含量和主管负压对烧结终点的影响,并建立了基于ARMAX模型结构的烧结终点模型和17号风箱温度模型。最后,采用前馈-反馈模糊控制结构实现了烧结终点的控制,引入了17号风箱温度对台车速度进行了提前修正（大约15分钟）,有效地减小了系统控制的滞后时间。同时,针对点火环节,本文采用了点火温度和煤气-空气流量并联串级控制方案,完成了相关参数的整定,使系统的超调量小于10%,达到了良好的控制效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究的意义及目的
• 1.3 研究现状
• 1.3.1 烧结终点
• 1.3.2 控制模型
• 1.4 主要工作
• 第2章 烧结终点检测与控制分析
• 2.1 烧结工艺介绍
• 2.1.1 整体工艺流程
• 2.1.2 终点控制环节
• 2.2 终点计算
• 2.2.1 机理分析
• 2.2.2 计算方法
• 2.2.3 修正方法
• 2.3 相关参数的检测方案
• 2.3.1 风箱废气温度的检测方案
• 2.3.2 料层厚度的检测装置
• 2.4 控制难点及解决方案
• 2.4.1 影响因素分析
• 2.4.2 控制难点分析
• 2.4.3 解决方案
• 2.5 本章小结
• 第3章 烧结终点模型辨识
• 3.1 辨识原理
• 3.1.1 基本原理
• 3.1.2 辨识步骤
• 3.2 烧结现场数据的分析
• 3.2.1 现场数据的采集
• 3.2.2 数据预处理
• 3.2.3 数据特性分析
• 3.3 BTP模型辨识
• 3.3.1 模型结构
• 3.3.2 模型阶次
• 3.3.3 模型参数
• 3.4 BTP模型校验
• 3.4.1 模型输出校验
• 3.4.2 残差分析
• 3.5 17号风箱温度模型
• 3.5.1 模型参数
• 3.5.2 模型验证
• 3.6 本章小结
• 第4章 终点控制模型及仿真分析
• 4.1 终点控制方案
• 4.1.1 模糊控制器
• 4.1.2 自定义封装模块
• 4.1.3 仿真结果分析
• 4.2 点火温度控制
• 4.2.1 控制方案
• 4.2.2 控制参数整定
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢