分解炉温度专家控制系统.docx
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分解炉温度专家控制系统
中图分类号:
TP273论文编号:
HBLH2013-1092
UDC:
密 级:
公开
硕士学位论文
分解炉温度专家控制系统
作者姓名:
董彬
学科名称:
控制工程研究方向:
过程控制
学习单位:
河北联合大学学习时间:
3年提交日期:
2013年6月3日
申请学位类别:
工程硕士
导师姓名:
马翠红教授单位:
河北联合大学电气工程学院
林玉泉高工单位:
冀东水泥股份有限公司技术开发中心
论文评阅人:
匿名单位:
匿名单位:
论文答辩日期:
2013年9月22日答辩委员会主席:
赵春祥研究员
关键词:
分解炉;专家控制;可编程序控制器
唐山河北联合大学
2013年9月
TemperatureExpertControlSystemoverDecomposingFurnace
DissertationSubmittedto
HebeiUnitedUniversity
inpartialfulfillmentoftherequirement
forthedegreeof
MasterofEngineering
by
DongBin
(ControlEngineering)
Supervisor:
ProfessorMaCuihong
LinYuquan
September,2013
独 创 性 说 明
本人郑重声明:
所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得河北联合大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
论文作者签名:
日期:
年月日
关于论文使用授权的说明
本人完全了解河北联合大学有关保留、使用学位论文的规定,即:
已获学位的研究生必须按学校规定提交学位论文,学校有权保留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。
论文密级:
□公开;
□保密(至年月)(保密论文在解密后遵守此规定)。
作者签名:
导师签名:
签字日期:
年月日签字日期:
年月日
摘 要
新型干法水泥预分解技术即在预热器与回转窑之间增设分解炉,水泥生料有超过90%的碳酸盐预分解是在分解炉中完成的,对分解炉温度的稳定和优化控制是保证正常分解的充分必要条件。
水泥生料成分的多样性和热变换的持续性,决定了分解炉的温度控制是一个非线性的复杂控制对象,影响它的外部因素很多,且各个因素之间存在耦合和不确定性,所以分解炉动态稳定控制一直是一个难以解决的问题。
研究工作以分解炉为被控对象,主要内容由两个部分组成。
首先,通过分析研究,选择分解炉出口温度为检测量、喂煤量为控制量组成模糊控制器,实现了水泥分解炉的智能控制,并将生料喂料量等其它影响因素作为辅助参数对控制结果进行必要的修正。
其次,基于神经网络的烟气含氧量预测补偿。
实际生产中采用的气体分析仪测量含氧量进行控制的方法反应速度很慢,为解决这一问题课题采用了BP型神经网络来建立预测模型,对燃料流量和烟气含氧量之间的映射关系进行非线性辨识,并且使用多层前馈神经网络构建非线性优化控制器,对分解炉内的氧气含量进行预测补偿。
为了验证课题研究方法的可行性,在最后结合某水泥生产线分解炉的实际运行参数对课题中提出的控制算法进行了实验,并和常规PID控制的控制效果进行比较,证明了课题所提出的专家控制比传统的控制方式具有优越性。
图25幅;表1个;参62篇。
关键词:
分解炉;专家控制;可编程序控制器
分类号:
TP273
Abstract
NSPcementprecalciningtechnologynamelydecomposingfurnaceiscreatedbetweenthepreheaterwithrotarykiln.Thecementslurryismorethan90%ofthecarbonateprecalcinationwhichisdoneinthemiddleofdecomposingfurnace,thestabilityandoptimalcontroloftemperatureofdecomposingfurnace.Itisnecessaryandsufficienttoassurethenormaldecomposition.Thediversityofcementrawmaterialcompositionandthermaltransformationcontinued,decideddecomposingfurnacetemperaturecontrolisacomplexnonlinearcontrolobject,whichaffectedbyalotofexternalfactors,andthecouplinganduncertaintyamongthefactors,sothedynamicstabilitycontrolofdecomposingfurnacehasbeenadifficultproblemtosolve.
Researchworkfocusondecompositionfurnaceasthecontrolledobject.Itcanbeclassifiedintotwoparts.Firstofall,throughtheanalysisandresearch,selectingtheexittemperatureofdecomposingfurnaceisdetected.Thecoalfeedingamounttocontroltheamountofthefuzzycontroller,realizetheintelligentcontrolofdecompositionfurnace,rawmealfeedingrateandotherfactorsastheauxiliaryparametertocontroltheresultstomakenecessarycorrection.Secondly,fluegasoxygencontentpredictivecontrolisbasedonneuralnetwork.Usedintheprocessofthereactionspeedofgasanalyzermeasurementofoxygenisslow.Inordertosolvethisproblemtype,BPneuralnetworkisadoptedtoestablishthepredictionmodel.Thefuelflowandfluegasoxygencontenthelptoidentifythemappingnonlinear,andusemultilayerfeedforwardneuralnetworktoconstructnonlinearoptimalcontroller,tocontroltheoxygencontent.
Toverifytheresearch,theauthorusessomeactualrunningparametersofdecomposingfurnacecarriesonthesimulationexperiment,simulatethecontrolalgorithminthispaperandcompareeffectwithtraditionalcontrolmethod.Theresultprovedthattheproposedexpertcontrolsystemisbetterthanthetraditionalcontrolmethod.
Figure25;Table1;Reference62
Keywords:
decomposingfurnace,exportcontrol,plc
Chinesebookscatalog:
TP273
目 次
引 言1
第1章绪论2
1.1课题的背景和意义2
1.2分解炉的工艺特点3
1.2.1水泥生产工艺简介3
1.2.2预分解窑系统概述3
1.2.3分解炉预分解技术原理4
1.3分解炉的工况分析5
1.3.1分解炉的功能特性5
1.3.2影响分解炉变化的主要因素5
1.3.3分解炉大滞后特点分析6
1.3.4分解炉工况分析7
1.3.5分解炉控制变量的选取及其数学模型8
1.4分解炉控制技术的研究动态8
第2章基于分解炉模式的专家控制10
2.1专家控制概述10
2.1.1专家系统的起源与发展10
2.1.2专家系统的一般结构11
2.1.3专家系统的知识表示和获取12
2.1.4专家控制系统的工作原理16
2.1.5专家控制系统的基本结构17
2.1.6专家控制器的设计原则20
2.2分解炉温度模糊专家控制器的设计21
2.2.1分解炉温度模糊专家控制21
2.2.2模糊化23
2.2.3规则库24
2.2.4模糊推理25
2.2.5清晰化25
第3章烟气含氧量的神经网络预测26
3.1神经网络预测控制26
3.1.1人工神经网络的简介26
3.1.2使用的网络结构27
3.1.3 经典增量式数字PID控制算法28
3.1.4 BP神经网络整定PID参数29
3.2基于神经网络的模型预测控制31
第4章控制算法的现场应用35
4.1水泥生产线自动化系统划分35
4.2自动化系统软硬件简介36
4.2.1PLC系统简介36
4.2.2人机界面简介37
4.2.3水泥厂自动化系统简介37
4.3自动化系统网络结构及网络协议38
4.3.1自动化系统网络结构38
4.3.2自动化系统网络协议42
4.4现场实现45
4.4.1DCS部分数据处理45
4.4.2DCS部分数据传输46
4.4.3模糊算法应用48
结论与展望50
参考文献51
致谢54
导师简介55
企业导师简介55
作者简介56
学位论文数据集57
引 言
新型干法水泥生产工艺过程中主要的热工设备就是分解炉,它不仅仅是一个燃烧炉,同时也是一个化工反应装置,具有燃料燃烧、气固热交换和碳酸盐分解等多种功能。
分解炉承担的着气固输送、混合、分散、换热等十分艰巨的物理化学任务,并且伴随颗粒大小、气固流量、温度、压力等因素的复杂变化,而所有上述功能和变化又彼此制约且相互作用,这就使得分解炉内的物理化学过程十分复杂。
因此,对分解炉的开发和研究工作是十分艰巨
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- 关 键 词:
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