基于wiener模型的烟气制酸一级动力波入口压力预测控制

论文摘要

冶炼烟气制酸是硫酸生产的一种重要方法,而烟气净化是整个烟气制酸过程的重要组成部分,烟气净化效果的好坏直接影响着成品酸的质量。在闪速炉和转炉工作信号切换时,动力波洗涤器的入口压力经常为正压,造成环境污染和危害操作人员身体健康等问题。随着对铜、铁等金属需求的急剧增加,冶炼任务越来越繁重,产生的烟气量也急剧增加,烟气净化系统的处理任务越来越艰巨,设备的整体结构也日趋巨型化和复杂化,常规控制系统更加难以达到控制要求。为了保证烟气净化系统安全正常运行,制定有效的控制方案是十分必要的。本文首先介绍了国内课题的研究背景及研究目的,并简要说明了本文的研究内容及论文的整体结构。接下来介绍了某冶炼厂烟气制酸净化过程的各部分工艺及基本的工作原理,并且引出了烟气制酸净化过程各设备的出、入口压力之间的关系,并在此基础上建立了一级动力波入口控制系统的综合模型。由于烟气净化系统模型复杂,很难建立精确的数学模型,并且具有严重的非线性,常规的控制方法很难取得良好的控制效果,而预测控制策略是按照被控对象的特性和扰动变化情况,不断校正模型参数,从而提高了系统的稳定性和鲁棒性。Wiener模型是一种面向模块化的非线性模型,它由一个动态线性模型与静态非线性模型级联而成,它能够很好的解决一类工艺过程的控制问题。本文在建立系统数学模型的基础上,针对模型本身所具有的特点,将基于wiener模型的广义预测控制算法应用到烟气净化过程一级动力波入口压力控制中,并进行了仿真验证。结果表明,使用该控制策略对此类复杂工业过程进行控制的方案是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 冶炼烟气制酸一级动力波入口压力控制现状
• 1.3 研究目的及意义
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 烟气制酸净化系统模型及控制要求
• 2.1 烟气净化工序工作流程
• 2.2 烟气净化工序控制任务
• 2.3 烟气净化系统主要设备及其压力模型
• 2.3.1 动力波洗涤器
• 2.3.2 气体冷却塔
• 2.3.3 电除雾器模型
• 2.3.4 干燥塔
• 2风机'>2.3.5 SO₂风机
• 2.3.6 电机
• 2.4 被控对象综合模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于Wiener模型的广义预测控制
• 3.1 Wiener模型
• 3.1.1 稳态非线性环节
• 3.1.2 动态线性环节
• 3.2 Wiener参数辨识
• 3.2.1 Wiener模型的两步参数辨识法
• 3.2.2 Wiener模型的单步参数辨识法
• 3.3 广义预测控制算法
• 3.3.1 预测控制原理
• 3.3.2 广义预测控制的基本方法
• 3.3.3 Diophantine方程递推算法
• 3.3.4 广义预测控制参数的选择
• 3.4 基于Wiener模型的广义预测控制算法
• 3.4.1 算法概述
• 3.4.2 算法流程图
• 3.4.3 非线性方程的求根方法
• 3.5 基于Wiener模型的一级动力波入口压力控制
• 3.5.1 一级动力波入口压力模型的变换
• 3.5.2 基于Wiener模型的广义预测控制仿真分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 一级动力波入口压力多模型预测控制
• 4.1 非线性预测控制的多模型方法
• 4.2 基于多模型方法的非线性预测控制
• 4.3 基于线性化模型的多模型广义预测控制
• 4.3.1 基于工作点的非线性模型线性化
• 4.3.2 一级动力波入口压力的线性化模型
• 4.3.3 一级动力波入口压力模型线性化控制仿真
• 4.4 基于Wiener模型的多模型广义预测控制
• 4.4.1 算法概述
• 4.4.2 一级动力波入口压力控制仿真分析
• 4.5 线性化模型与wiener模型的控制效果对比
• 4.6 多模型切换存在的问题
• 4.7 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢