实验用煅烧步进窑原理及温控系统研究

论文摘要

高精度温度控制的煅烧(干燥)窑是矿物加工工程技术中重要工艺设备,目前实验室应用的小型回转窑温度精度低、不易控制,为此研究一种有效的实验室用加热窑具有重大意义。在研究了热工工艺和回转窑的基础上设计出一种能够替代实验室用小型回转窑的设备——步进窑。研究设计的重点是温度的测量与控制,使整个窑体的结构与机构设计服从于测控的需要。模仿回转窑内部温度场,把整个窑体采用三段加热的方式,主要控制每段中心点的温度。并且参考振动窑,采用气动机构为步进窑提供步进动力。温度的测量采用美国国家仪器公司的专用热电偶数据采集卡,温度控制采用模糊自适应PID控制算法,主要原因是控制对象复杂多变,传统的PID控制不能满足高精度温度控制的要求,结合模糊控制的模糊推理动态调节PID控制中的P、I、D参数以满足控制的需要。测量控制软件采用美国国家仪器公司的虚拟仪器LabVIEW集成开发环境。结合Matlab软件进行编写控制程序。控制程序使用LabVIEW的ActiveX技术调用Matlab的脚本,利用Matlab强大的数据处理能力和控制系统工具箱实现在LabVIEW中对步进窑进行高精度温度控制的目的。

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摘要

Abstract

1 绪论

1.1 问题的提出

1.2 实验用窑炉及其国内外研究情况

1.3 研究意义和目的

1.4 研究的主要内容

2 矿物热加工与回转窑概述

2.1 矿物热加工工艺概要

2.2 回转窑概述

2.3 本章小结

3 实验用步进窑

3.1 实验用步进窑的热工工艺设计

3.2 步进窑检测与控制项目

3.3 实验室用步进窑的结构设计

3.4 本章小结

4 温度的测量与控制

4.1 测控软件labVIEW 介绍

4.2 温度的检测

4.3 温度的控制

4.4 实验室用步进窑温度的控制存在的问题

4.5 本章小结

5 控制算法的设计与仿真

5.1 PID 控制概述

5.2 模糊控制概述

5.3 模糊自适应 PID 控制原理

5.4 模糊推理机的结构设计

5.5 定义输入、输出模糊集

5.6 模糊规则表的建立和模糊推理

5.7 解模糊

5.8 模糊自适应 PID 控制流程图

5.9 基于 MATLAB 的模糊控制器设计与仿真

5.10 本章小结

6 步进窑温度测控系统的软件设计

6.1 测量部分软件设计

6.2 控制部分软件设计

6.3 本章小结

7 结论

8 展望

攻读硕士期间发表的论文及申请的专利

致谢

参考文献

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