轧钢加热炉控制系统的设计(附件)【字数：11962】
摘 要摘 要现行的轧钢加热炉主要是利用传统PID进行控制，但是这种控制一般都会有超调而且调节时间较长。为了解决上述问题，使得温度控制系统更加合理，本文提出了一种基于模糊逻辑参数整定的仿人智能控制方法，并通过MATLAB仿真平台进行了仿真以证明其有效性。本文主要研究完成了以下几方面工作（1）介绍了步进式连续加热炉的炉型结构和加热工艺，分析了加热炉炉温控制的基本原理。针对加热炉炉温控制环节中的实际要求，介绍了控制系统的相关硬件设施并设计了相应的连接图；（2）提出了仿人智能控制系统和模糊控制器的的设计方法，并进行了加热炉的炉温仿人智能控制系统设计和模糊逻辑参数校正设计；（3）利用MATLAB仿真平台进行仿真，结果表明本文所提出的基于模糊逻辑参数整定的仿人智能控制理论在加热炉炉温控制中是可行的。关键词步进式连续加热炉；仿人智能控制；模糊逻辑参数整定
目 录
第一章 绪论 1
1.1 轧钢加热炉的研究意义 1
1.2 轧钢加热炉的发展现状 1
1.3 本文主要任务 3
第二章 步进式连续加热炉 4
2.1 步进式连续加热炉的炉型结构 4
2.2 步进式连续加热炉的工作过程 4
2.3 步进式连续加热炉的相对优势 5
2.4 步进式连续加热炉的燃烧控制 5
第三章 控制系统硬件介绍 9
3.1 PLC 9
3.2 A/D转换模块 9
3.3 D/A转换模块 10
3.4 电动调节阀模块 11
3.5 电源模块 11
3.6 基准电流模块 11
3.7 测温热电偶 12
第四章 仿人智能控制 13
4.1 仿人智能控制的基本思想 13
4.2 仿人智能控制的相关概念 13
4.3 仿人智能控制的算法分析 15
4.4 仿人智能控制器设计 16
第五章 模糊控制 19
5.1 模糊控制的基本思想 19
5.2 模糊控制的相关构成 19
5.3 模糊控制的设计方法 20
5.4 模糊控制器设计 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目 录
第一章 绪论 1
1.1 轧钢加热炉的研究意义 1
1.2 轧钢加热炉的发展现状 1
1.3 本文主要任务 3
第二章 步进式连续加热炉 4
2.1 步进式连续加热炉的炉型结构 4
2.2 步进式连续加热炉的工作过程 4
2.3 步进式连续加热炉的相对优势 5
2.4 步进式连续加热炉的燃烧控制 5
第三章 控制系统硬件介绍 9
3.1 PLC 9
3.2 A/D转换模块 9
3.3 D/A转换模块 10
3.4 电动调节阀模块 11
3.5 电源模块 11
3.6 基准电流模块 11
3.7 测温热电偶 12
第四章 仿人智能控制 13
4.1 仿人智能控制的基本思想 13
4.2 仿人智能控制的相关概念 13
4.3 仿人智能控制的算法分析 15
4.4 仿人智能控制器设计 16
第五章 模糊控制 19
5.1 模糊控制的基本思想 19
5.2 模糊控制的相关构成 19
5.3 模糊控制的设计方法 20
5.4 模糊控制器设计 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
21
第六章 仿真实验结果及分析 25
6.1 确定加热炉模型 25
6.2 计算相关参数 25
6.3 MATLAB仿真分析 26
总结与展望 30
致谢 31
参考文献 32
附录 34
附录A 34
附录B 34
附录C 35
附录D 36
第一章 绪论
在当今工业化过程中，能源短缺问题日益严重，由此带来的生产成本也大幅度增加。如何在合理利用能源的同时减少能源的浪费成为了企业之间竞争的一大方向。
在工业耗能中，冶金占据了相当大的份额，而这些能源又大约有25%消耗在了钢铁加热方面[1]，也就是钢坯加热炉中。因此设计一个合理可靠的加热炉及其过程控制系统对于整个冶金行业来说是至关重要的[2]。
1.1 轧钢加热炉的研究意义
轧钢加热炉在冶金行业的耗能设备中排行第一，但是其能量并不都是利用在了加热钢坯上，由烟气带走的热量占燃料总供热的30％～40％[3]，就算是利用了烟气余温进行了能源的二次利用，加热炉的平均热效率还是仅为45％左右[4]。这种能源的浪费不管是对气候变暖这种全球性问题，还是对冶金业经济效益这种行业问题，都带来了相当大的负面影响。在十三五期间，我国定下的国际承诺低碳目标是到2020年时单位GDP碳排放要比2005年下降40％～45％[5]，想要完成这个计划，钢铁行业的加热炉优化研究就显得分外重要。
除了轧钢加热炉的炉型结构改良之外，关于其控制系统的改进也是一个重要方面。在当今的钢铁企业中，还是存在大量的环节需要人工操作[6]。不熟练的工人很难达到精确稳定的控制，生产的产品质量也难以保证，而熟练地工人又要求有大量的操作经验，数量少，培养时间长，不利于行业的快速发展。另一方面，轧钢加热炉附近的工人劳动强度大，工作环境艰苦，这也是一个亟待解决的问题。由此而言，提高智能自动化程度对于钢铁行业来说还是有很大的发展空间的。
现实的情况表明，对于轧钢加热炉的研究不管是在更好的环境保护方面还是在取得更多的经济效益以推动行业的发展方面都有重大现实意义[7]。
从学术角度来看，对轧钢加热炉的研究也具有相当大的理论意义。轧钢加热炉作为一类非线性、纯滞后、强耦合且难以明确其具体数学模型的典型系统，对它的理论研究能够作为一种可供参考的研究方向，来不断改进对这种复杂系统的控制。
1.2 轧钢加热炉的发展现状
现代轧钢加热炉是经历了几代更替而诞生的，这几次的改进都围绕着共同的目标——提高产品质量、力争节能环保、优化自动操作等。在加热炉的发展史上，首先是高温无缺陷连铸坯技术的研究取得突破性进展，由此而带动的连铸坯热态装炉获得广泛应用。在经过一系列的实际操作后，此种加热炉又在原有的基础上被不断地改良，最终实现了大幅度节能[8]。此后薄板坯连铸连轧工艺获得研发，各种新炉型也应运而生。到如今，国内外轧钢先进的加热炉主要以焦炉、高炉混合煤气，或天然气、重油为燃料，通过仪表检测和计算机统计各燃烧状况参数进而计算出空燃比以控制燃烧过程，从而使得加热炉中的燃烧状况一直处于较佳状态。
国外轧钢加热炉的应用在保证钢坯生产质量的同时，对钢坯的表面要求越来越严格。加热炉建造方面，炉衬偏向于使用轻质的材料，耐热和发热元件开始避免使用金属转而开始采用新开发的材料。对于加热炉的控制也力求使用计算机配合可编程序控制器完成整条产业线上的操作。
国内轧钢加热炉的发展已经逐渐跟上了国际主流的发展水平，在炉型改造和自动化操作水平上也有了巨大进步。我国从很早就开始对轧钢加热炉进行研究，大约在八十年代我国就开始研究利用计算机控制加热炉的运行以逐渐取代人工操作，并且对连续加热炉的炉型改造也在不断的进行，调高燃烧效率与节能环保并行始终是研究的主要目标。从借鉴国外的成功经验，到自主研发相关软硬件，现如今，我国由计算机控制的连续式轧钢加热炉已经基本上属于钢铁企业的标准配置。但是在肯定我国冶金行业取得成就的同时也要认清我国与工业发达国家的差距所在。现实的情况就是在很多新项目的进行上，企业使用的大多数还是引进国外的设备与技术。这里面既有国内相关硬件比如检测仪表、计算机设备的发展达不到相关要求，也有控制理论的研究达不到预期目标的因素，国内研发所得的结果在新项目的实施上并没有真正的得到测试，而且完全国有化并且能够实现温度自动控制的轧钢加热炉在目前看来基本没有，都是或多或少的借鉴了国外的技术。所以我国对轧钢加热炉的研究还是要走一段很长的路。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1500.html
