高炉无料钟布料控制系统的研究

论文摘要

无料钟炉顶是现代高炉的代表形式,无料钟炉顶控制系统是高炉控制系统的重要组成部分。随着钢铁工业的发展,各国对高炉精细操作要求越来越高,对高炉上部的调剂手段,特别是炉顶布料越来越重视。本文来源于前进高炉自动化大改造工程,原有的高炉布料控制系统在工艺和控制模式上都存在很多问题,造成了原料的浪费和故障率的增加,严重影响了整个系统的自动化水平,高炉产量和质量受到很大的制约和影响,利用高炉布料规律和先进的计算机技术、控制方法、通讯技术等对原有的系统进行改造,对提高系统的自动化水平,提高高炉利用率具有重要意义。为了达到控制要求,本文在对现有系统考察的基础上,提出了新的软硬件设计方案,针对目前普遍存在的布料溜槽定位不精确和PID参数不能在线自整定的问题,采用PLC分散控制系统和变频调速装置对溜槽倾角和旋转角进行控制,设计了模糊PID控制器,并通过MATLAB与常规PID控制进行仿真比较,验证了该方法的有效性;对料流调节阀的开度进行了自学习控制研究,实现了多环布料。同时,本文在PLC内编写程序实现了模糊控制,通过调试验证了仿真结果的正确性,最后总结了调试过程中注意的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 高炉无料钟布料工艺流程概述
• 1.2 国内外相关技术的研究现状
• 1.2.1 布料技术的研究现状
• 1.2.2 模糊技术的发展及现状
• 1.3 课题来源和研究意义
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第二章 高炉布料控制系统总体方案设计
• 2.1 控制系统功能需求分析
• 2.1.1 控制系统原理与组成
• 2.1.2 各参数对高炉布料的影响
• 2.1.3 控制系统的功能
• 2.2 控制系统的硬件设计
• 2.2.1 设计依据
• 2.2.2 硬件的选型
• 2.3 系统软件设计方案
• 2.3.1 控制系统模型的建立
• 2.3.2 布料方式的选择
• 2.3.3 控制方法的选择
• 2.4 本章小结
• 第三章 模糊控制器原理与设计方法
• 3.1 模糊控制原理
• 3.2 模糊控制器的设计内容与原则
• 3.2.1 选择模糊控制器的结构
• 3.2.2 模糊控制规则的建立
• 3.2.3 反模糊化
• 3.2.4 模糊控制的优缺点
• 3.3 模糊PID 控制器的基本形式
• 3.4 本章小结
• 第四章 模糊PID 控制器的设计与仿真
• 4.1 PID 算法简述
• 4.2 基于在线自调整模糊PID 的高炉布料控制
• 4.2.1 模糊PID 控制器的原理
• 4.2.2 模糊自整定PID 控制器的设计与实现
• 4.2.3 在线自调整模糊PID 控制器的仿真
• 4.2.4 结果分析
• 4.3 FUZZY-PID 复合控制器的设计与仿真
• 4.3.1 模糊控制器的结构
• 4.3.2 Fuzzy-PID 复合控制器的系统仿真
• 4.3.3 结果分析
• 4.4 有关模糊控制器设计的几个问题
• 4.4.1 量化因子的选择
• 4.4.2 模糊控制规则的相关问题
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于PLC 的布料控制系统程序设计与调试
• 5.1 PLC 在布料控制系统中的应用
• 5.1.1 概述
• 5.1.2 可编程控制器系统设计原则和步骤
• 5.1.3 多环布料PLC 控制原理
• 5.2 α角度控制程序设计
• 5.2.1 常规PID 控制程序设计
• 5.2.2 模糊PID 控制器的程序设计
• 5.3 β角度控制流程
• 5.4 料流调节阀的自学习控制
• 5.5 系统调试的主要问题和解决方法
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢