竖炉焙烧过程优化控制软件系统的设计与开发

论文摘要

竖炉焙烧过程主要是将弱磁性铁矿石通过高温还原处理变成强磁性铁矿石,其焙烧效果的好坏直接关系到衡量选矿效果的金属回收率与精矿品位等生产指标。该过程具有强耦合、强非线性、关键工艺参数难以连续检测或不能在线检测、运行工况变化频繁等综合复杂特性,特别是由于运行条件变化与操作不当等因素可能造成异常工况,若不及时处理,会导致运行品质变坏,甚至瘫痪。上述原因使得竖炉焙烧过程难以实现优化控制。因此竖炉焙烧过程优化控制的研究具有重要意义。因此,本文依托东北大学“985工程”流程工业综合自动化科技创新平台的建设,设计和开发了竖炉焙烧过程优化控制软件系统。本文的主要工作如下：(1)总结了现有的竖炉焙烧过程优化控制方法,包括生产指标协调优化方法、预设定方法、前馈补偿方法、反馈补偿方法以及异常工况诊断与容错控制方法。(2)设计了竖炉焙烧过程优化控制软件系统,着重对异常工况诊断与容错控制模块进行了设计。竖炉焙烧过程优化控制软件系统采用了以一次溢流回收率为目标的两层优化控制结构,通过预设定模型、前馈补偿模型、反馈补偿模型、磁选管回收率预报模型、异常工况诊断与容错控制模块等给出基础控制回路的设定值,实现了在正常工况及异常工况下对竖炉焙烧过程的优化控制。异常工况诊断与容错控制模块可以对竖炉焙烧过程进行实时工况诊断,能预报即将发生的异常工况,产生容错控制策略,给出优化控制软件系统设定值的修正量。通过控制系统的输出跟踪修改后的设定值,使竖炉焙烧过程在保证焙烧质量的前提下逐步远离异常工况并恢复正常的生产工况。(3)基于Windows2000操作系统,采用RsView32组态软件、Visual Basic 6.0以及SQL Server2000开发了竖炉焙烧过程优化控制软件系统。着重开发了异常工况诊断与容错控制模块,主要由基于专家系统的异常工况诊断子模块和基于案例推理的容错控制子模块组成。(4)在现有竖炉焙烧过程智能优化控制仿真实验系统的基础上,设计并进行了两个典型实验,分别为在正常工况下的实验及异常工况下的实验,验证了竖炉焙烧过程优化控制软件系统的有效性和可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 选矿过程优化控制的研究与应用现状
• 1.2.1 选矿过程优化控制的研究与应用现状
• 1.2.2 竖炉焙烧过程优化控制的研究与应用现状
• 1.3 选矿过程优化控制软件的应用现状
• 1.3.1 选矿过程优化控制软件的应用现状
• 1.3.2 竖炉焙烧过程优化控制软件的应用现状
• 1.4 异常工况诊断与容错控制概述
• 1.5 存在的问题及本文的主要工作
• 第2章 竖炉焙烧过程简介及其优化控制方法
• 2.1 竖炉焙烧过程简介及运行异常工况分析
• 2.1.1 竖炉焙烧过程工艺流程描述
• 2.1.2 竖炉焙烧过程控制现状
• 2.1.3 竖炉焙烧过程异常工况分析
• 2.2 竖炉焙烧过程优化控制方法
• 2.2.1 竖炉焙烧过程优化控制策略
• 2.2.2 竖炉焙烧过程优化控制方法
• 2.2.3 竖炉焙烧过程异常工况诊断与容错控制方法
• 2.3 本章小结
• 第3章 竖炉焙烧过程优化控制软件系统的设计
• 3.1 竖炉焙烧过程优化控制软件系统的设计
• 3.2 异常工况诊断与容错控制模块的设计
• 3.2.1 异常工况诊断与容错控制功能子模块的设计
• 3.2.2 异常工况诊断与容错控制模块的数据库设计
• 3.2.3 界面设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 竖炉焙烧过程优化控制软件系统的开发
• 4.1 系统开发环境及实现技术
• 4.1.1 系统开发环境要求
• 4.1.2 数据库链接技术
• 4.2 竖炉焙烧过程优化控制软件系统的开发
• 4.3 异常工况诊断与容错控制模块的开发
• 4.3.1 通讯配置子模块的开发
• 4.3.2 异常工况诊断子模块的开发
• 4.3.3 容错控制子模块的开发
• 4.3.4 帮助子模块的开发
• 4.4 本章小结
• 第5章 竖炉焙烧过程优化控制软件系统在仿真实验平台上的实验研究
• 5.1 竖炉焙烧过程优化控制仿真实验系统简介
• 5.1.1 竖炉焙烧过程优化控制仿真实验系统的总体功能与结构
• 5.1.2 竖炉焙烧过程优化控制仿真实验系统的硬件平台
• 5.1.3 竖炉焙烧过程优化控制仿真实验系统的软件平台
• 5.2 竖炉焙烧过程优化控制软件系统在仿真实验平台上的研究
• 5.2.1 竖炉焙烧过程优化控制软件系统在正常工况下的实验研究
• 5.2.2 竖炉焙烧过程优化控制软件系统在异常工况下的实验研究
• 5.3 本章小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间的科研工作