特大型台车式电阻炉解耦控制系统的研制

论文摘要

电阻炉是工业生产中常用的电加热设备,广泛应用于冶金、机械、建材等行业。随着对压力容器热处理质量的日益提高,对电阻炉温度控制的要求也越来越高。但由于电阻炉温度是一类多变量、强耦合、大惯性控制对象,很难建立精确的数学模型。因此给温度控制带来极大的不确定性,严重影响产品质量。本文首先介绍了我国电阻炉温度控制的现状、发展趋势及存在的问题。着重分析了大型台车式电阻炉热处理过程中温度控制所面临的问题。其次通过对大型台车式电阻炉热处理过程的理论分析,针对电阻炉温度具有严重大纯滞后、强耦合这一特点,本文采用PID神经元网络解耦控制算法,并结合搅拌风机的功能及加热区工艺分布,成功地解决了电阻炉温度之间存在相互耦合问题,使系统具有良好的解耦控制性能。根据热处理工艺的要求,完成了基于现场总线技术,集检测、控制和管理等功能为一体的自动化系统的开发。整个系统采用二级计算机控制方式,基础自动化级采用三菱PLC实现逻辑控制和完成温度控制运算,监控级主要是完成对系统的组态、报警、制表、绘制曲线等功能。电阻炉实际运行结果证明:该系统控温精度高、可靠性好、工作稳定,完全能满足对特大型设备热处理要求。该系统在特大型设备热处理过程中的成功应用,也为其它行业特大型热处理设备的制造及改造提供了宝贵的经验。最后,对全文的工作做了总结,并对今后的工作方向进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题简介
• 1.3 课题设计特点
• 1.4 本文的主要研究内容和方法
• 第二章 课题背景及发展趋势
• 2.1 课题背景
• 2.1.1 电阻炉简介
• 2.1.2 台车式电阻炉介绍
• 2.2 电阻炉温度控制现状及发展趋势
• 第三章 电阻炉PID神经元网络解耦控制策略研究
• 3.1 引言
• 3.2 PID神经元网络解耦控制产生的背景
• 3.2.1 PID神经元网络控制理论概述
• 3.2.2 解耦控制理论概述
• 3.3 多变量PID神经元网络解耦控制系统理论
• 3.3.1 多变量系统控制的特点和问题
• 3.3.2 PID神经元网络的特点和结构形式
• 3.3.3 多变量PID神经元网络解耦控制系统的前向计算方法
• 3.3.4 多变量PID神经元网络解耦控制系统的反传计算方法
• 3.4 电阻炉多变量PID神经元网络解耦控制器的设计
• 第四章 电阻炉PID神经元网络解耦控制系统仿真
• 4.1 参数选取
• 4.2 系统仿真
• 第五章 电阻炉PID神经网络解耦控制系统硬件设计
• 5.1 系统主要技术指标
• 5.2 系统的稳定性
• 5.3 计算机控制系统的总体设计及结构
• 5.3.1 计算机控制系统的硬件组成
• 5.3.2 计算机控制系统的硬件配置
• 5.4 电气控制系统的设计及结构
• 5.4.1 电气控制系统的组成
• 5.4.2 电气控制系统的设计
• 5.5 本课题需要解决的几个关键问题
• 5.6 关键问题解决方案
• 第六章 电阻炉PID神经网络解耦控制系统软件设计
• 6.1 组态王6.52简介
• 6.1.1 组态王6.52的特点
• 6.1.2 组态王6.52程序组成介绍
• 6.2 上位机软件设计及其实现
• 6.2.1 系统监测画面设计
• 6.2.2 远程操控软件设计
• 6.3 下位机程序设计
• 6.3.1 PLC软件编程环境
• 6.3.2 PLC软件设计
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.1.1 系统运行情况
• 7.1.2 本课题的主要工作
• 7.2 未来工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间的研究成果