加热炉燃烧系统模糊PID控制方法研究

论文摘要

板坯加热是轧钢线上的重要环节,担负着为轧制工序提供加热质量合格的板坯的任务。轧钢加热炉的主要任务就是在尽可能低的燃烧消耗和环境污染的情况下把板坯加热到所要求的温度。板坯出炉温度是轧钢加热炉运行中板坯加热的主要质量变量,随着轧钢水平的提高,对板坯出炉温度的控制精度的要求越来越高。因而世界各国从事冶金自动化控制的专家和学者一直在不断努力,争取从理论上和实践上取得加热炉控制技术的突破性进展。本文首先简单讲述了加热炉燃烧控制系统的国内外研究现状及发展趋势,及燃烧控制系统的控制的难点。其次本文介绍了步进式加热炉的工艺过程和现场实际生产过程中燃烧控制系统的问题。然后本文分析加热炉燃烧控制系统中L1控制和L2控制的功能,指出现用燃烧控制系统的不足。最后本文针对温度控制PID参数在非线性环境下无法随系统参数改变相应发生改变的缺陷,提出采用模糊策略增强PID控制在非线性系统中的有效性,即采用模糊推理的方式自整定PID控制参数；在加热炉的结构特点和控制性能要求的基础上,本文提出了模糊PID控制的基本框架和模糊规则、论域等相关参数的整定方法,设计了模糊PID炉温控制器的控制方法。将该模糊PID控制器用于现场加热炉控制系统,实际生产中板坯实测温度曲线和炉温设定曲线良好的跟随性和较小偏差,表明了模糊PID控制方法是有效和实用的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 加热炉燃烧控制系统的国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 目前加热炉燃烧控制系统存在的问题
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 加热炉生产工艺
• 2.1 引言
• 2.2 加热炉工艺简介
• 2.2.1 加热炉工艺过程描述
• 2.2.2 加热炉燃烧系统设备构成
• 2.3 加热炉工艺生产中存在的问题
• 第3章 加热炉燃烧控制系统
• 3.1 引言
• 3.2 加热炉L1燃烧系统
• 3.2.1 炉温控制
• 3.2.2 间拔控制
• 3.2.3 煤气压力控制
• 3.2.4 空煤气换热器保护
• 3.3 加热炉L2燃烧系统
• 3.3.1 板坯温度计算模型
• 3.3.2 炉温设定模型
• 3.4 现有PID控制存在的问题
• 第4章 燃烧系统模糊PID控制的研究
• 4.1 引言
• 4.2 模糊PID控制
• 4.2.1 模糊控制
• 4.2.2 模糊PID控制
• 4.2.3 模糊PID控制器的设计方法
• 4.3 模糊PID温度控制器的设计
• 4.3.1 模糊PID控制器的输入输出变量及其模糊化
• 4.3.2 模糊PID控制器调整规则
• 4.3.3 模糊PID控制算法
• 第5章 燃烧系统模糊PID控制的实现
• 5.1 模糊PID温度控制程序设计
• 5.2 上位机界面设计
• 5.2.1 上位机软件开发工具
• 5.2.2 燃烧系统操作
• 5.3 系统运行分析
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢