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新型干法水泥生产过程优化控制策略研究

作　者: 胡红泽
导　师: 金晓明
学　校: 浙江大学
专　业: 控制工程
关键词: 干法水泥生产粉磨过程回转窑预测控制专家系统
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

新型干法水泥生产过程是一个多变量耦合、时变、非线性和大时滞的控制对象,伴有复杂的传热、传质和化学反应过程,并且受到进料的粒度、化学成分,回转窑窑皮脱落以及游离石灰的干扰,这些因素造成了生产过程的不稳定,常规控制策略难以达到理想的控制效果。本论文从以上问题出发,对水泥生产过程的控制与优化进行了深入的研究,主要内容如下：1.简要介绍了新型干法水泥生产的工艺原理、生产技术的发展现状及其涵盖的理论,系统地总结了国内外新型干法水泥生产过程控制与优化策略的研究和应用现状。2.分析了影响水泥生产过程均衡稳定运行的常见工况及控制难点,阐述了水泥生产过程各变量之间的耦合关系以及各工艺参数的常规控制策略,最后讨论了常规控制的局限性以及采用先进控制的必要性。3.针对粉磨过程非线性特性,以及物料硬度变化造成的强干扰,提出了一种非线性系统多模型预测控制策略,在不同的工况点,使粉磨机稳定运行,避免了“空磨”和“饱磨”现象。在此基础上,实现了磨机负荷设定值的优化。仿真结果表明,优化控制策略在保证磨机稳定运行的前提下,使磨机负荷工作在最优负荷点,提高了抗干扰性和磨机效率。4.在分析水泥回转窑生产过程动态特性的基础上,提出了模型预测控制与专家系统组合控制的控制策略。在确保窑系统均衡稳定运行的基础上,实现了出口烟气氧含量稳态性能指标优化。仿真研究结果表明,与单独的模型预测控制相比,所提出的控制与优化算法使窑系统运行更为稳定且有效地减少煤耗量。最后是全文的总结与展望

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
目录  9-12
1 绪论  12-26
  1.1 引言  12-13
  1.2 新型干法水泥生产过程简介  13-17
    1.2.1 新型干法水泥生产的工艺原理  14-15
    1.2.2 新型干法水泥技术的发展  15-16
    1.2.3 新型干法水泥生产涵盖的理论及特征  16-17
  1.3 新型干法水泥生产过程控制  17-20
    1.3.1 水泥生产过程均衡稳定控制  17-18
    1.3.2 水泥生产过程各工艺参数控制要求  18-20
  1.4 水泥生产过程控制研究与应用现状  20-24
    1.4.1 水泥生产过程先进控制算法研究现状  20-22
    1.4.2 优化控制软件应用现状  22-24
  1.5 本论文的研究内容  24-26
2 水泥生产过程常规控制策略  26-40
  2.1 引言  26
  2.2 水泥生产过程工艺流程与控制难点  26-31
    2.2.1 水泥生产过程流程简介  26-28
    2.2.2 影响稳定生产的常见工况  28-29
    2.2.3 生产过程控制的难点  29-31
  2.3 粉磨过程的常规控制  31-34
    2.3.1 原料配料控制  31-32
    2.3.2 磨机负荷控制  32-33
    2.3.3 磨机系统温度控制  33-34
  2.4 回转窑系统的常规控制  34-36
    2.4.1 回转窑系统的测控参数  34-35
    2.4.2 回转窑系统的主要控制回路  35-36
  2.5 常规控制策略的局限性  36-38
  2.6 本章小结  38-40
3 粉磨过程多模型预测控制与负荷优化  40-54
  3.1 引言  40-41
  3.2 粉磨过程多模型预测控制策略  41-48
    3.2.1 粉磨过程多模型的建立  41-44
    3.2.2 多模型的逻辑切换及控制算法  44-46
    3.2.3 多模型预测控制的仿真  46-48
  3.3 磨机负荷优化控制策略  48-52
    3.3.1 磨机负荷优化控制结构  48-50
    3.3.2 优化算法的仿真验证  50-52
  3.4 本章小结  52-54
4 水泥回转窑生产过程优化控制策略  54-74
  4.1 引言  54
  4.2 回转窑系统的动态模型  54-56
  4.3 回转窑生产过程专家系统控制  56-61
    4.3.1 专家系统的基本原理  56-59
    4.3.2 回转窑生产过程的专家规则  59-61
  4.4 回转窑生产过程控制系统设计  61-67
    4.4.1 模型预测控制与专家系统组合控制策略  61-64
    4.4.2 组合控制策略的仿真  64-67
  4.5 回转窑生产过程优化策略  67-72
    4.5.1 以出口烟气氧含量最小化为目标的优化策略  67-69
    4.5.2 优化算法的仿真验证  69-72
  4.6 本章小结  72-74
5 总结与展望  74-76
  5.1 研究工作总结  74-75
  5.2 研究工作展望  75-76
参考文献  76-82
作者简介  82
作者在攻读硕士学位期间的科研成果  82

新型干法水泥生产过程优化控制策略研究

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