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基于PAC的球团竖炉智能控制系统研究

作　者: 王颂
导　师: 陈登顺
学　校: 中南大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 球团竖炉 PAC 专家系统单神经元自适应PID
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 136次
引　用: 3次
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内容摘要

随着我国钢铁产量的增加,对球团矿的需求量大大增加。球团竖炉是我国球团矿的主要生产设备。目前我国球团竖炉存在单机生产能力小,劳动生产率低,球团矿品位降低多,质量不均匀,自动化水平低等缺点,难以满足现代化的生产要求。对球团竖炉进行工艺参数优化和自动化改造,提高竖炉球团的质量和产量,实现真正意义上的炉况自动控制具有重要的意义。本文首先介绍了球团竖炉生产工艺过程、分析了影响球团质量的各种因素,从而归纳出对控制系统的要求;提出了基于PAC技术架构的球团竖炉智能控制系统的总体方案,包括硬件结构、软件开发平台以及工艺参数的检测方法等。然后提出了竖炉专家系统与自适应PID算法相结合的控制方法,分别对竖炉专家系统与自适应PID算法进行了论述:阐述了基于球团竖炉动力学模型的竖炉专家系统的软件结构、推理方法和优化参数规则程序的原理,使系统具有智能决策及优化运行效果的能力;接着针对竖炉的热工过程的多变量、大滞后、参数时变,以及常规PID控制不能满足要求等特点,提出单神经元自适应PID的算法。对算法进行了研究并进行了仿真,仿真试验结果证明该算法受环境影响小,鲁棒性,跟踪性好,控制效果理想,验证了方案的可行性。最后介绍了球团竖炉智能控制系统的软件结构、系统软件的开发工具、各个软件模块的实现方法以及如何实现它们之间的相互通讯或调用等。整个控制系统建立在PAC技术架构上,本研究成果及球团竖炉智能控制系统设计方案对球团竖炉自动化技术改造具有重要的参考价值。

全文目录

第一章绪论  9-14
  1．1 概述  9
  1．2 球团竖炉工艺简介  9-10
  1．3 国内外研究现状  10-12
  1．4 课题来源与主要研究内容  12
    1．4．1 课题来源  12
    1．4．2 主要研究内容  12
  1．5 本论文章节安排  12-14
第二章竖炉工艺过程分析及控制要求  14-23
  2．1 竖炉工艺过程分析  14-15
  2．2 影响球团焙烧过程的因素  15-20
    2．2．1 温度  15-17
    2．2．2 加热速度  17-18
    2．2．3 焙烧时间  18-19
    2．2．4 焙烧气氛  19-20
    2．2．5 冷却方式  20
    2．2．6 生球尺寸  20
  2．3 对控制系统要求分析  20-22
    2．3．1 温度控制环节  21
    2．3．2 焙烧气氛控制环节  21
    2．3．3 布料控制环节  21-22
    2．3．4 卸料控制环节  22
  2．4 本章小结  22-23
第三章控制系统总体设计  23-36
  3．1 总体设计思想  23-24
    3．1．1 球团竖炉专家系统  24
    3．1．2 自适应PID算法  24
  3．2 控制方案选择  24-27
    3．2．1 PAC的定义  25
    3．2．2 PAC的软件平台要求  25-26
    3．2．3 PAC的硬件平台要求  26
    3．2．4 PAC系统技术优势  26-27
  3．3 控制系统硬件结构  27-30
    3．3．1 PAC的智能控制器  28-29
    3．3．2 I／O模块  29-30
  3．4 主要工艺参数的检测  30-34
    3．4．1 入炉生球质量检测  31
    3．4．2 生球含水量检测  31-32
    3．4．3 竖炉的温度检测  32-34
  3．5 系统冗余设计  34-35
    3．5．1 软件方面冗余  34
    3．5．2 硬件方面冗余  34-35
  3．6 本章小结  35-36
第四章竖炉专家控制系统  36-51
  4．1 专家系统概述  36
  4．2 竖炉专家控制系统模型的建立  36-40
    4．2．1 知识的获取  37-38
    4．2．2 知识的表示  38-40
  4．3 知识库实现  40-46
    4．3．1 数据库系统选择  40
    4．3．2 编程工具选择  40-41
    4．3．3 知识库数据结构  41-43
    4．4．4 推理机的实现  43-45
    4．4．5 推理工作流程  45-46
  4．5 参数优化规则子程序  46-50
    4．5．1 温度设定规则程序  47
    4．5．2 风煤比规则程序  47-49
    4．5．3 下料速度规则程序  49
    4．5．4 冷却风规则程序  49
    4．5．5 卸料速度规则程序  49-50
  4．6 本章小结  50-51
第五章单神经元自适应PID算法的研究  51-68
  5．1 自适应PID  51-55
    5．1．1 PID原理  51-52
    5．1．2 数字PID控制算法  52-54
    5．1．3 自适应PID控制  54-55
  5．2 单神经元自适应PID控制算法  55-63
    5．2．1 人工神经网络基本原理  55-57
    5．2．2 基于单神经元的自适应PID算法  57-62
    5．2．3 单神经元自适应PID控制器稳定性分析  62-63
  5．3 仿真实验  63-67
    5．3．1 参数时变对象仿真试验  63-66
    5．3．2 大滞后对象仿真试验  66-67
  5．4 本章小结  67-68
第六章控制系统软件设计与实现  68-80
  6．1 应用软件总体结构  68
  6．2 开发平台及开发工具  68-71
    6．2．1 一体化软件——TRACE MODE  68-70
    6．2．2 开发系统和运行模块  70-71
  6．3 系统应用软件设计创建过程  71-73
  6．4 主程序设计与分析  73-74
    6．4．1 主程序功能  73
    6．4．2 主程序框图  73-74
    6．4．3 程序说明  74
  6．5 专家系统与TRACE MODE的通信  74-77
    6．5．1 DDE机制  74-75
    6．5．2 TRACE MODE的DDE支持  75
    6．5．3 C++ Builder的DDE支持  75-76
    6．5．4 具体实现  76-77
  6．6 自适应PID算法子程序  77-78
  6．7 实时监控模块  78-79
    6．7．1 监控和数据采集功能  78-79
    6．7．2 趋势显示及查询功能  79
    6．7．3 系统报表及报警处理功能  79
    6．7．4 在线性、灵活性和可扩充性  79
  6．8 本章小结  79-80
第七章结论  80-82
参考文献  82-85
致谢  85-86
攻读硕士学位期间主要的研究成果  86

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