铅锌烧结过程状态控制方法研究

论文摘要

铅锌被广泛应用于国防、电子等众多工业领域。烧结块是铅锌密闭鼓风炉熔炼的主要原料,铅锌烧结块质量的好坏,对铅锌冶炼生产效率的高低有着举足轻重的影响。烧结过程状态是铅锌烧结生产状况的反映,状态的稳定和优化是提高烧结块产量质量的有效手段。首先,通过分析烧结过程工艺特点,阐述了铅锌烧结过程状态控制对于烧结块产量质量优化的重要性。然后,针对烧结过程强非线性、大滞后性和不确定性等控制难点,提出了基于模糊T-S预测模型的透气性模糊专家控制和烧穿点模糊预测控制的基本思想。针对影响透气性的因素多、可调节透气性的控制参数少,以及透气性描述和评判的模糊性等问题,建立了透气性的模糊T-S预测模型,提高了透气性的预测精度。基于透气性的预测值,利用模糊推理技术对不确定性信息的处理能力和专家控制方法适用于复杂工业过程的优点,结合烧结生产加水操作专家经验,提出了透气性的模糊专家控制策略,实现了对透气性的有效控制。针对铅锌烧结过程烧穿点存在的不确定性,现有预测模型对不确定性考虑不足以及预测精度不够理想等问题,提出了烧穿点的模糊预测控制方法。通过分析烧穿点的直接影响因素,可知在不同垂直燃烧速度的作用下,烧穿点和台车速度之间表现出分段线性化关系。采用模糊T-S模型辨识方法建立烧穿点的模糊T-S模型,提高了烧穿点的建模效果。基于烧穿点的动态模糊模型,采用隐式广义预测控制方法求取台车速度的预测控制律,实现烧穿点的模糊预测控制。基于现场数据,对所提出的透气性和烧穿点控制方法进行仿真分析,结果表明,透气性的模糊专家控制策略能有效稳定料层透气性,并对透气性的优化设定值有很好的跟踪效果;烧穿点的模糊T-S模型能有效抑制过程不确定信息地影响,建模效果优于基于烧结机理的神经网络模型;模糊预测控制方法与烧穿点的模糊控制方法相比,具有响应快、超调小、调节时间短的优点,能快速有效地跟踪烧穿点优化设定值的变化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 烧结过程状态控制研究现状
• 1.2.1 透气性控制研究现状
• 1.2.2 烧穿点控制研究现状
• 1.3 研究内容与目标
• 1.4 论文构成
• 第二章 铅锌烧结过程状态控制的基本思想
• 2.1 铅锌烧结过程机理
• 2.1.1 ISP工艺
• 2.1.2 烧结焙烧基本原理
• 2.2 状态控制与产量质量优化的关系分析
• 2.2.1 状态参数对产量质量的影响
• 2.2.2 状态控制的重要性分析
• 2.3 烧结过程状态控制的基本思想
• 2.3.1 透气性控制的基本思想
• 2.3.2 烧穿点控制的基本思想
• 2.4 小结
• 第三章 基于预测模型的透气性模糊专家控制
• 3.1 料层综合透气性指数
• 3.1.1 单个风箱的透气性指数
• 3.1.2 料层综合透气性模型
• 3.2 透气性的模糊T-S预测模型
• 3.2.1 模型输入参数选择
• 3.2.2 透气性模型辨识
• 3.2.3 模型后件参数辨识
• 3.3 透气性模糊专家控制器设计
• 3.3.1 模糊专家控制器结构
• 3.3.2 变量模糊化及解模糊
• 3.3.3 模糊专家控制规则
• 3.4 仿真实验与结果分析
• 3.4.1 建模仿真结果分析
• 3.4.2 控制仿真结果分析
• 3.5 小结
• 第四章 烧穿点模糊预测控制
• 4.1 烧穿点的主要控制问题
• 4.1.1 烧结工况特点
• 4.1.2 影响烧穿点的不确定性因素
• 4.1.3 模糊预测控制方法设计
• 4.2 烧穿点的模糊T-S建模
• 4.2.1 模型结构
• 4.2.2 烧穿点的软测量
• 4.2.3 建模数据预处理
• 4.2.4 模糊规则前件辨识
• 4.2.5 模型后件参数辨识
• 4.3 台车速度的预测控制律
• 4.3.1 烧穿点的全局模型
• 4.3.2 模型预测控制器设计
• 4.4 仿真实验与结果分析
• 4.4.1 建模仿真结果分析
• 4.4.2 控制仿真结果分析
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果