论文摘要
自从铝电解槽采用预焙阳极技术生产电解铝以来,敞开式环形焙烧炉一直作为预焙阳极焙烧的主要炉型使用至今。焙烧是预焙阳极块生产过程中的一个重要工序,焙烧过程中,阳极碳块的升温速率、温度的均一性及焙烧终温等对阳极质量都有很大影响,焙烧过程中控制性能的优劣决定了产品的质量和产能。阳极焙烧工艺过程具有大滞后、非线性、时变性等特性。本文针对阳极焙烧炉的工艺特性和实际生产需求,以某铝厂现有的焙烧控制系统为基础,首先详细地叙述了阳极焙烧炉的焙烧机理,简单介绍了阳极焙烧炉的工作原理及结构组成,并对阳极焙烧炉的生产工艺进行了总结,综述了目前国内外阳极焙烧技术发展状况,分析了阳极焙烧炉控制器的现实意义,提出了在我国开展阳极焙烧炉温度控制器理论研究的综合思路,并以此作为本文的研究思路,展开了相应的研究工作。文中在对PID控制器和模糊控制器结构分析比较的基础上,采取PID控制器与模糊控制器相结合的控制方法,开发了FUZZY-PID双模控制器,利用MATLAB开发软件平台,编制了FUZZY-PID控制器的仿真程序清单,并与常规PID控制器、模糊控制器的控制效果进行了仿真比较,证明该控制器具有鲁棒性较强、稳定性好、快速、灵敏等优点,很大程度上减小了超调量,提高了系统的品质,有效协调了快速性与超调量之间的矛盾；使系统适应能力有所提高,参数间影响减小,并且参数相对容易整定,提高了控制系统的抗干扰能力和跟踪设定值的能力,兼具了模糊控制灵活而适应性强的优点,又具有PID控制精度高的特点。该温度控制器的开发并期待今后的应用,对于推进企业的技术进步和技术升级,开发企业自有知识产权的技术成果,提高我国碳素生产技术、对现有焙烧炉的技术改造、替代进口设备、延长焙烧炉火道墙寿命、节能降污等方面有着重要意义。与此同时,还将促进智能控制技术的发展及其在工业过程控制中的广泛应用。
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