回转窑智能控制数学模型研究

论文摘要

活性石灰是转炉炼钢生产中最重要的造渣与脱磷脱硫熔剂，用它炼钢具有缩短熔炼时间及延长炉衬使用寿命等特性。活性石灰的产量和质量是炼钢生产顺利进行及优质高产的重要前提保证。目前，煅烧活性石灰的方法较多，国内外主要以回转窑法为主。回转窑的窑内最高煅烧温度为1350℃左右。石灰石原料在经过预热器预热、回转窑煅烧、冷却器冷却工艺之后，变成活性石灰。回转窑的煅烧过程属于复杂的热工反应过程，各参数之间相互耦合，互相影响，且扰动因素较多并具有时变、滞后、大惯性、非线性以及难以建立精确的数学模型等特性。因此，回转窑煅烧过程的智能控制成为亟待解决的问题。该文首先介绍了回转窑的基本结构及生产工艺流程，在详细研究回转窑的工作原理后，找到回转窑控制的主要参数：石灰活性度、喂煤量、喂料量、风量、转速及温度等，为控制模型的建立及智能控制系统的开发打下良好基础。该文研究了LE语义方程方法，包括基于LE方法的稳定状态模型及多级自适应MISO型LE控制器。据此建立了稳定控制器、前馈控制模型及约束条件组成的二级控制模型。该文介绍了常系数的增量模型，并在改进其在回转窑控制中的不足后提出了变系数的增量模型。为了计算变系数增量模型的增量系数，尝试在回转窑生产过程中进行物料平衡和热平衡计算，并利用窑头热红外成像数据对模型系数进行修正。最后该文尝试进行回转窑智能控制系统的设计，包括系统总体设计及各模块的设计，并对部分模块进行了详细设计。如在红外图像伪彩色处理中，尝试了多个变换函数，并给出程序代码及实验结果；在数据库管理中，介绍了使用的反射类及Oracle数据库访问接口OCCI，并给出了一个数据库设计实例；在报警处理中，介绍了自定义数据结构类CWave类。最后，展示了回转窑智能控制系统的部分界面截图。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 课题来源
• 1.4 研究内容
• 第2章 回转窑控制影响因素分析
• 2.1 回转窑概述
• 2.1.1 回转窑的基本结构与功能
• 2.1.2 回转窑生产工艺流程
• 2.2 回转窑控制的影响因素
• 2.2.1 石灰活性度
• 2.2.2 喂煤量
• 2.2.3 喂料量
• 2.2.4 风量
• 2.2.5 回转窑转速
• 2.2.6 回转窑温度
• 2.2.7 物料平均停留时间
• 2.2.8 石灰石的消耗量及推杆的速度
• 2.3 本章小结
• 第3章 LE 语义方程模型
• 3.1 语义方程方法
• 3.1.1 基于 LE 方法的稳定状态模型
• 3.1.2 多级自适应 MISO 型 LE 控制器
• 3.2 回转窑控制模型
• 3.2.1 模型处理变量
• 3.2.2 模型需要准备的数据
• 3.2.3 二级控制模型
• 3.3 本章小结
• 第4章 变系数增量模型
• 4.1 引言
• 4.2 常系数增量模型
• 4.3 变系数增量模型
• 4.4 物料平衡和热平衡计算
• 4.4.1 物料平衡
• 4.4.2 热平衡
• 4.5 系数计算
• 4.6 本章小结
• 第5章 回转窑智能控制系统
• 5.1 系统总体目标
• 5.1.1 总体目标
• 5.1.2 主要研究内容
• 5.2 系统总体设计
• 5.2.1 系统结构描述
• 5.2.2 系统功能模块
• 5.2.3 部分模块详细设计
• 5.3 系统部分界面
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢