模糊-PID复合控制在钢球磨煤机中的应用

论文摘要

钢球磨煤机是一个典型三输入三输出的耦合系统,具有时变性、大迟延等特点,并且由于测量技术的限制,影响制粉经济性的料位难以准确的测量,长期以来国内绝大部分钢球磨煤机的都处于手动控制状态,制粉单耗高,经济性差。因此,钢球磨煤机的控制性能改造有着重要的意义。针对以上问题,本文对于筒体内料位采用了基于神经网络的软测量技术,为控制提供了实时的料位信号,在此基础上,采用了模糊-PID复合控制策略,以改善钢球磨煤机的控制效果,保证制粉系统能够长期安全的自动运行。在充分研究了制粉系统的工艺流程、各参数对制粉系统的经济性影响以及对象特征后,为了降低各参数的耦合影响首先对对象进行了简化处理,将一些耦合量作为扰动量来处理,把原来三输入三输出的耦合系统简化为三条单输入单输出的回路,再采用前馈解耦,基本上消除了各个量之间的耦合影响,为后续控制的实施铺平了道路。控制策略选择了模糊-PID复合控制器,这样可以有效地利用模糊控制反应速度快,动态特性好以及PID控制器可以消除静差的优点,增加了控制回路的鲁棒性,解决了模型时变性问题。通过Matlab建模仿真,结果表明模糊-PID复合控制确实优于传统的PID控制方案。为了近一步提高钢球磨煤机的经济性,又采用了料位自寻优控制,为模糊-PID复合控制提供各种工况下的设定值,力图达到降低制粉单耗,提高钢球磨煤机制粉系统的经济性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究课题的目的和意义
• 1.2 研究课题的现状
• 1.2.1、料位测量手段
• 1.2.2、常用的控制方案
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 2 钢球磨煤机制粉系统分析
• 2.1 制粉系统的结构和特点
• 2.2 钢球磨煤机的结构和工作特性
• 2.2.1 钢球磨煤机的结构
• 2.2.2 钢球磨煤机工作的主要影响因素
• 2.2.3 钢球磨煤机的运行经济性
• 2.3 钢球磨煤机的模型
• 2.3.1 钢球磨煤机的动态特性分析
• 2.3.2 钢球磨煤机模型的建立
• 2.4 钢球磨煤机制粉系统控制难点以及控制要求
• 3 料位的软测量技术
• 3.1 软测量技术的分类
• 3.1.1 软测量模型的分类
• 3.1.2 辅助变量的选择
• 3.1.3 测量数据的处理
• 3.1.4 软仪表的在线校正
• 3.2 基于人工神经网络的软测量方法
• 3.3 人工神经网络在料位测量中的应用
• 3.3.1 影响磨磨煤机料位的因素分析
• 3.3.2 二次变量的选择
• 3.3.3 软测量模型的结构
• 3.3.4 软测量仪表的训练
• 4 模糊-PID复合控制理论
• 4.1 模糊控制概述
• 4.2 模糊控制原理
• 4.2.1、模糊数学基础知识
• 4.2.2、模糊逻辑系统的结构与功能
• 4.3 模糊-PID复合控制
• 4.3.1、基本模糊控制器
• 4.3.2、模糊-PID复合控制器
• 4.3.3、控制作用转换器
• 5 钢球磨煤机的模糊-PID复合控制及仿真
• 5.1 磨煤机控制系统的总体设计
• 5.2 控制系统解耦设计
• 5.2.1 前馈-反馈控制系统基本原理
• 5.2.2 钢球磨煤机模型的前馈-反馈解耦
• 5.2.3 钢球磨煤机模型的解耦效果
• 5.3 模糊-PID复合控制器在钢球磨煤机控制系统中的应用
• 5.3.1、磨煤机料位控制子系统模糊-PID控制器设计
• 5.3.2、磨煤机出口温度控制子系统
• 5.3.3、磨煤机出入口负压控制子系统
• 5.4 钢球磨煤机的MATLAB仿真
• 5.4.1、钢球磨煤机系统的建模
• 5.4.2、使用GUI工具建立模糊控制器
• 5.4.3、仿真及结果分析
• 5.5 磨煤机料位自寻优
• 5.5.1、料位自寻优控制策略
• 5.5.2、料位的自寻优控制算法
• 5.5.3、料位的自寻优控制的设计
• 6 模糊-PID复合控制系统在DCS上的实现
• 6.1 硬件解决方案
• 6.2 制粉系统起停
• 6.2.1、暖磨
• 6.2.2、初期给煤量
• 6.3 制粉系统组态画面
• 7 论文的总结与建议
• 参考文献
• 作者简介