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石灰窑的最优温度控制研究

时间:2020-07-30 18:20

  石灰窑的最优温度控制研究_能源/化工_工程科技_专业资料。石灰窑的最优温度控制研究 【摘 要】石灰窑具有高度非线性、时变性、不确定性和大滞后等特点,难 以建立精确的数学模型, 采用传统的方法难以解决石灰窑温度控制问题。本文首 先分析了目前的控制方法,提出传统

  石灰窑的最优温度控制研究 【摘 要】石灰窑具有高度非线性、时变性、不确定性和大滞后等特点,难 以建立精确的数学模型, 采用传统的方法难以解决石灰窑温度控制问题。本文首 先分析了目前的控制方法,提出传统 PID 控制的不足;基于对炉的结构特点和 控制要求,将模糊 PID 控制器用于石灰窑控制系统。经系统仿真认为石灰窑温 度控制系统中采用模糊控制能达到较满意的控制效果,有较好的鲁棒性。 【关键词】石灰窑;PID;模糊控制 0.引言(Introduction) 近年来,随着近代化工和冶金工业的兴起,石灰的用途和消耗量急剧增大, 对活性石灰的质量性能的要求越来越高。例如在钢铁生产中,冶金石灰作为炼钢 用的“造渣剂”,主要用来去除钢水中的有害元素 S、P 等杂质,它不仅影响着钢 水的冶炼过程,还直接影响钢水的最终质量。因此,国际上已广泛采用品质好、 反应快的、造渣彻底的优质活性石灰,取代过去所用的普通石灰,为冶炼优质钢 水奠定了基础。活性石灰的应用,缩短了冶炼时间,降低了吨钢石灰消耗,减少 了杂质带入,从而有效提高了钢水质量。 1.石灰窑温度控制器的设计 石灰烧结是石灰生产的关键工序,石灰窑是石灰生产的关键设备。石灰烧结 炉的温度控制对产品的最终质量具有决定性的作用。 石灰烧结加热过程具有非线 性、大滞后、大惯性等复杂特性,传统的 PID 控制方法不能满足生产优质石灰 产品的要求,模糊控制的积分效果较差,静态控制效果不是很理想。烧结过程温 度控制精度要求比较高,如可以将模糊控制和 PID 结合起来,能达到很好的控 制效果。 1.1 模糊 PID 控制器输入量与输出量、控制结构 本文设计以石灰窑温度温度的偏差 e 和偏差的变化 ec 作为输入量,其相应 的语言变量为 E 和 EC,输出量控制参数 Kp,Ki,Kd,输入输出分别采用正态 分布函数的隶属度。 1.2 隶属度函数 将石灰窑温度控制器所有输入和输出变量个划分成七级,即{负大,网赌真人发牌揭秘视频,负中, 负小,零,正小,正中,正大};用英文字头缩写:{NB,NM,NS, O,PS, PM,PB}。 1.3 模糊控制规则 根据烧结炉温度控制对象的特点建立了如下关于 KP,KI,KD 三个参数的 控制规则表如表 1、表 2 和表 3 所示。 1.4 模糊推理算法 1.4.1 求系统模糊控制表 1.5 控制系统仿真 选取误差 e 的基本论域为:[-55,55],设其量化论域为[-3,3],则量化因子 Ke=3/50=0.06。烧结炉温度变化速率 ec 的基本论域,取为[-12,12],其量化论 域为[-3,3],量化因子 Kec=3/12=0.25。KD 的基本论域为[-3,3],其量化论域 为[-3, 3], 量化因子 1, KI 的基本论域为[-0.06, 0.06], 其量化论域为[-0.06, 0.06], 量化因子 1,KP 的基本论域为[-3,3],其量化论域为[-3,3],量化因子 1。仿线.结论 实践表明,在石灰窑生产过程中,根据石灰生产的工艺特点和控制要求,人 工控制只能根据经验来决定, 加料量不准确而且误差大的特点,因此对锻烧带温 度控制采用了模糊 PID 控制器,并经仿真比较证实了模糊 PID 控制的有效性; 说明在石灰窑温度控制系统中采用模糊控制能达到较满意的控制效果, 可以将石 灰窑锻烧带的温度控制在要求的范围之内; 并且在石灰窑系统的产量及其它参数 变化时也可以达到温度控制的要求,有较好的鲁棒性。 【参考文献】 [1]李溯,田成方.模糊技术的发展及在相关领域中的应用[J],北方工业大学 学报,1995,7(3) :83-87. [2]王季方, 卢正鼎.模糊控制中隶属度函数的确定方法[J].河南科学, 2000.12, 18(4) :350-351. [3]陶永华.新型 PID 控制及其应用[M].北京: 机械工业出版社, 2002: 156-172. [4]章晋武,董德智,洪乃刚.套筒式石灰窑温度的模糊控制策略和分析,自 动化技术与应用,2006,5(5). [5]王蕊,万健如,王亭津.水泥回转窑温度模糊控制系统设计,控制系统, 2005,2(2).

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