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基于组态王和Matlab的台车式热处理炉监控系统设计

作　者: 杨芳芳
导　师: 杨斌
学　校: 大连理工大学
专　业: 系统工程
关键词: 台车式热处理炉 组态王 MATLAB OPC 模糊PID控制
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本论文研究对象是台车式燃气热处理炉,根据生产工艺的要求用组态王设计监控系统,使热处理炉按照操作人员制定的温控曲线来实现升温降温的控制；此系统具有大滞后、大惯性、非线性等特点,燃烧机理复杂,很难建立出准确的数学模型,再使用传统的经典控制不能得到有效地控制,所以可以结合智能控制算法,如模糊PID控制。本论文主要研究的内容有：(1)研究了台车式热处理炉的工艺特点和燃烧情况,主要介绍了串级比值控制和双交叉限幅控制,两者进行比较,提出了改进的双交叉限幅燃烧控制的方案,调节动态过程,控制空燃比等,使得炉温、炉压等参数达到工艺要求。(2)燃烧控制系统中的控制器设计使用模糊自调整PID算法,把模糊自调整PID控制与传统PID控制进行比较,并在Matlab中进行仿真实验的验证,针对系统的不稳定性加入了监督控制层,从而抑制了控制过程中的时滞性、不确定性等干扰的影响,改善系统的控制性能。(3)在组态王上设计的监控画面包括了：主监控画面、历史实时数据画面、报警画面、参数设置画面等。由于组态王的算法功能不强,可以结合Matlab进行模糊PID控制,把PID的控制参数引入到温控系统,再根据操作经验制定模糊控制规则。通过OPC技术进行数据交换把两者有效地结合在一起。本文利用组态王进行监控系统的设计和Matlab中的Simulink进行仿真和参数调整。仿真的结果表明：论文设计的台车式热处理炉的燃烧过程的参数模糊自调整PID控制比传统的PID控制效果更好,精度更高。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-11
  1.1 课题研究背景及意义  8-9
  1.2 台车式热处理炉温度控制的现状及发展趋势  9
  1.3 智能控制的发展  9-11
2 台车式热处理炉温度控制  11-20
  2.1 台车式热处理炉的工作过程  11-13
    2.1.1 系统的构成和工作原理  11-12
    2.1.2 台车式热处理炉的燃烧控制  12-13
  2.2 台车式热处理炉燃烧控制的方案  13-20
    2.2.1 燃烧的重要参数  14-15
    2.2.2 燃烧的控制方法  15-20
3 模糊PID控制器的介绍  20-32
  3.1 模糊控制的基本概念  21-23
    3.1.1 模糊集合  21
    3.1.2 隶属函数的确定  21-22
    3.1.3 模糊关系  22-23
  3.2 模糊推理  23-25
  3.3 模糊控制系统原理  25-27
  3.4 模糊控制的系统构成  27-29
  3.5 模糊自调整PID控制器  29-32
    3.5.1 PID控制器的介绍  29-30
    3.5.2 模糊PID控制器的结构  30-32
4 台车式热处理炉控制系统的设计  32-48
  4.1 参数自调整模糊PID控制系统的设计  32-38
    4.1.1 确定输入输出及论域的规划  32
    4.1.2 模糊集合和隶属函数  32-35
    4.1.3 模糊规则的确定  35-37
    4.1.4 解模糊过程  37-38
  4.2 台车式热处理炉系统的仿真  38-48
    4.2.1 PID参数的选择  38-40
    4.2.2 Matlab的Simulink的介绍  40
    4.2.3 仿真结果  40-42
    4.2.4 带有稳定监督控制层的模糊自调整PID控制器  42-48
5 台车式热处理炉监控画面的设计  48-60
  5.1 组态6.53的介绍  48-49
  5.2 台车式热处理炉监控画面的设计  49-54
    5.2.1 主控画面的设计  49-50
    5.2.2 台车的各工况状态的设计  50
    5.2.3 历史、实时数据报表的设计  50-51
    5.2.4 报警画面的设置  51-52
    5.2.5 参数的设置  52-54
  5.3 组态王和Matlab的数据连接  54-60
    5.3.1 OPC介绍  54-55
    5.3.2 Matlab和组态王的OPC通讯  55-60
6 总结与展望  60-61
  6.1 总结  60
  6.2 展望  60-61
参考文献  61-63
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  63-64
致谢  64-65

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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