温度控制论文：回转窑温度控制系统的研究

温度控制论文：回转窑温度控制系统的研究

【中文摘要】本文以“鞍钢某厂新建活性石灰回转窑项目”为选题背景,根据回转窑的工艺流程和工艺要求,详细阐述了整个自动控制系统的设计方案及设计过程。由于温度控制系统具有工况复杂,参数多变,运行惯性大,控制滞后等特点。所以,对控制调节器的要求较高。回转窑的生产过程是一个复杂的物理化学反应过程,具有大惯性,纯滞后,非线性的特点。针对这些特点,传统的PID控制很难实现对回转窑温度的控制精度,而且调节PID参数相当的困难,很难调节到最好的PID参数。针对现场的实际情况,本文设计了一种能够实现PID参数自动寻优的模糊控制算法-模糊PID参数自整定,这种模糊控制算法综合了PID控制算法的精确性和常规模糊控制算法的强鲁棒性优点,所以系统不但具有较快的响应速度和强鲁棒性,而且还可以实现精确控制。通过离线做出模糊查询表,然后利用模糊查询表,实现PID参数的自整定。通过此种方法,能够让系统在运行过程中根据实际情况自动的调节PID参数,实现PID参数的最优化。鞍钢某厂回转窑的实际运行状况,表明该控制系统运行效果良好,能够快速实现PID参数自动整定,温度超调量小,升温时间短,控制精度高,温度均匀性好,热效率高。同时指出,该控制技术的关键,就在于模糊控制规则的确定。

【英文摘要】Background for the topic of this paper is “ a factory of Anshan Iron and Steel Company newly built active lime

rotary kiln project” ,according to the technological process and technical requirements of rotary kiln,expounds the whole design of the automatic control system scheme and process in details. For the temperature control system has the complex working conditions, changing parameters, operation of large inertia,control lag,etc. It needs higher quality temperature controller. The production process of rotary kiln is a complicated physical chemistry course of reaction and has the characteristics of big inertia, pure time-delay and nonlinearity.According to these characteristics, the traditional PID control is difficult to implement the control precision of furnace temperature, and regulation PID parameters is very difficult, it is hard to adjust to the best PID parameters. Aiming at the scene of the actual situation, this paper introduces a design algorithm, it can realize PID parameters automatic optimization of fuzzy control algorithm for the fuzzy PID parameter self-setting, this kind of fuzzy control algorithm combined the advantages ,the accuracy of the PID control algorithm and the strong robustness of the conventional fuzzy control algorithm, so the system not only has quicker response speed and strong robustness, but also can achieve the precise control. Making the fuzzy lookup table by

off-line,then,using the fuzzy lookup table, to realize PID parameters auto-tuning.Through this kind of method, according to the actual situation,during the operation the system can automatically regulate the PID parameters, realize the PID parameters optimization. The Actual operating conditions of the factory in Anshan Iron and Steel Company rotary kiln , indicates that the running effect of control system is good,and can quickly realize PID parameters tuning, small temperature overshoot,short heating time, high-precision control, good temperature uniformity, high thermal efficiency. Also pointed out that the key link of the control technology,is the determination of the fuzzy control rule.

【关键词】温度控制 回转窑 模糊PID控制 仿真

【英文关键词】temperature control rotary kiln fuzzy PID control simulation

【目录】回转窑温度控制系统的研究4-59-1011-12

ABSTRACT5-6

中文摘要

1.1 课题背景

1. 概述9-14

1.2 建设规模10-111.3 设计思想和主要原则

2. 回转窑的工艺流程

1.4 技术综合评价12-14

与控制系统14-292.1 回转窑的工艺流程14-18

2.1.2 新建系统的特点

2.1.1

新建系统工艺方案14-1717-1819-2120-2121-222222-2324-29统27-2929-3030-32设计33-3734-35

2.2 原料系统18-192.3 烧成系统及废气处理

2.3.2 烧成系统

2.3.1 工艺流程简介19-202.3.3 废气处理212.4.1 压球系统21-222.5 主机设备22-242.5.2 冷却器23-24

2.4 压球系统及成品储存2.4.2 成品储存

2.5.1 预热器结构及工作原理

2.6 煤气加压及燃烧系统

2.6.2 燃烧系

2.6.1 煤气混合加压系统24-273. 模糊控制原理29-45

3.1 引言

3.2 模糊控制系统的基本结构及控制原理3.3 模糊控制的特点32-33

3.4 模糊控制器的

3.4.1 一般模糊控制器的基本结构3.4.2 模糊控制器的基本类型35-36

3.4.3 模

3.6

糊控制器的设计步骤36-373.5 PID 的概述37-38

PID 调节器及其参数的整定38-43理39-41技术43-45

3.6.1 PID 调节器基本原

3.7 模糊PID 3.7.2 基于4. 回转窑温度

3.6.2 PID 参数的整定41-433.7.1 模糊PID 控制器43-44

遗传算法的模糊PID 控制器的鲁棒优化44-45的模糊控制系统及其仿真45-6245-46

4.1 回转窑结构及工作原理

4.3 模糊PID

4.2 回转窑温度控制系统46-48

参数自整定控制器的设计48-574.3.1 输入变量和输出变量

的确定494.3.2 输入输出量语言描述和论域494.3.3

模糊控制规则的确定49-50值表50-53

4.3.4 确定P/I/D 的模糊变量赋

4.4 模糊PID

4.3.5 确定模糊查询表53-57

自整定与传统PID 的比较57-6060-625. 结论62-63

4.5 焙烧温度曲线仿真参考文献63-67

致谢

67