近年來,食品企業(yè)不斷發(fā)展,企業(yè)面臨的競爭壓力不斷增加,為增強(qiáng)企業(yè)競爭力,需要提高隧道爐的生產(chǎn)效率與質(zhì)量。傳統(tǒng)隧道爐溫度控制系統(tǒng)使用PID控制,但是該方法升溫速度慢,超調(diào)量大,影響產(chǎn)品質(zhì)量,因此,有必要對(duì)隧道爐進(jìn)行改造與優(yōu)化。本文針對(duì)隧道爐溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究與分析,利用滑�？刂撇皇芡饨绺蓴_的優(yōu)點(diǎn),將滑模控制與隧道爐溫度控制系統(tǒng)相結(jié)合,提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和工作效率。首先,本文首先介紹了隧道爐溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成,通過對(duì)隧道爐各個(gè)部分的研究,根據(jù)隧道爐功能的不同,將硬件部分分為燃燒系統(tǒng)、循環(huán)加熱系統(tǒng)、傳送系統(tǒng)、排濕系統(tǒng)以及軟件部分的控制系統(tǒng)。進(jìn)一步介紹了隧道爐的工作原理,結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程及隧道爐的運(yùn)行模式,找出了隧道爐在工作過程中出現(xiàn)的問題。同時(shí),針對(duì)各個(gè)問題與控制目標(biāo)提出了解決方法。通過對(duì)隧道爐中部分器件進(jìn)行改進(jìn),在燃燒機(jī)與燃燒室之間加裝電機(jī),在隧道爐內(nèi)部加裝傳感器,優(yōu)化隧道爐的信息采集系統(tǒng)。針對(duì)增加的設(shè)備,配置相應(yīng)的I/O點(diǎn)。以上位機(jī)為平臺(tái),組態(tài)的監(jiān)控界面為控制平臺(tái),從而監(jiān)控隧道爐內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)。進(jìn)一步,研究了隧道爐內(nèi)部各系統(tǒng)的熱量轉(zhuǎn)化的方式。通過對(duì)流量轉(zhuǎn)化的分析,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù),計(jì)算出燃燒機(jī)提供的熱量、產(chǎn)品消耗的熱量與隧道爐消耗的熱量,從而得到了隧道爐的熱效率。進(jìn)而,分析了出隧道爐內(nèi)部對(duì)于熱量損耗的原因,提出了改進(jìn)方案,根據(jù)隧道爐的熱量轉(zhuǎn)化情況,參考雙容溫度滑�？刂葡到y(tǒng)中的鍋爐模型,對(duì)雙容溫度模型進(jìn)行優(yōu)化,進(jìn)而得到了隧道爐溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。本文采用了滑�？刂茖�(duì)隧道爐溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。滑模控制與其他控制不同之處在于,滑�？刂频慕Y(jié)構(gòu)并不固定,它可以在動(dòng)態(tài)過程中,根據(jù)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài),對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷的變化,以適應(yīng)系統(tǒng)狀態(tài),保證系統(tǒng)按照預(yù)定的滑動(dòng)模態(tài)的狀態(tài)軌跡運(yùn)動(dòng)。由于外界干擾對(duì)滑動(dòng)模態(tài)沒有影響,使得滑模控制具有響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)和利于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)帶有干擾的非線性系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析,驗(yàn)證了滑�？刂频目垢蓴_能力。通過分析可以知道,帶有干擾的非線性系統(tǒng)可以在有限時(shí)間內(nèi)達(dá)到滑模面,并且系統(tǒng)是穩(wěn)定的。從而,為滑�？刂圃谒淼罓t系統(tǒng)在中的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。針對(duì)構(gòu)建的隧道爐系統(tǒng),確定了控制器的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了滑�？刂破�,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際數(shù)據(jù),計(jì)算了滑模控制器中的各個(gè)參數(shù)。通過對(duì)系統(tǒng)仿真分別得到了滑�？刂婆cPID控制在165℃與175℃時(shí)對(duì)隧道爐系統(tǒng)的控制效果。驗(yàn)證了滑模控制在隧道爐溫度控制系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性。
【學(xué)位單位】：曲阜師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TS203;TP273
【部分圖文】：

第 2 章 隧道爐結(jié)構(gòu)及其改造 隧道爐結(jié)構(gòu)1 隧道爐硬件結(jié)構(gòu)隧道爐由隧道窯爐、燃燒機(jī)、加熱部件、溫度傳感器、循環(huán)風(fēng)扇、排濕風(fēng)扇、可器和傳送帶等部分組成。在餅干生產(chǎn)過程中主要分為四個(gè)階段，各階段對(duì)溫度有求，分別對(duì)應(yīng)著餅干的脹發(fā)、定型、脫水和上色[10]。隧道窯爐被分為四個(gè)溫區(qū)，長 15m，全長 60m，每個(gè)溫區(qū)都有一個(gè)燃燒室，為隧道爐提供熱量。將隧道爐內(nèi)據(jù)功能不同進(jìn)行劃分，隧道爐溫控系統(tǒng)主要是由燃燒系統(tǒng)、熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)、傳送濕系統(tǒng)四個(gè)分系統(tǒng)組成，另外還有負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行情況和控制行的溫度控制系統(tǒng)。圖 2.1 是以一段溫區(qū)為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)圖，隧道爐實(shí)物圖如圖

圖 2.2 隧道爐實(shí)物圖統(tǒng)燃燒室組成的燃燒系統(tǒng)為隧道爐提供熱量。燃燒機(jī)啟動(dòng)后進(jìn)入燃燒室，在燃燒室內(nèi)充分燃燒，經(jīng)過燃燒室內(nèi) S 形的過鼓風(fēng)機(jī)的抽取，將熱量打入烘烤管道[11]。由表 2.1 可以 或 0-10V 的模擬信號(hào)控制，比例調(diào)節(jié)燃燒機(jī) 42kw 至 110表 2.1 燃燒機(jī)參數(shù)型號(hào)發(fā)熱量(kw)控制方式 控制信號(hào) 電最小 最大S10/M 42 110 比例調(diào)節(jié)模擬量控制0-10V 或4-20mA1p2250有對(duì)燃燒機(jī)的發(fā)熱量進(jìn)行控制，只是將燃燒機(jī)的發(fā)熱量固

燒室組成的燃燒系統(tǒng)為隧道爐提供熱量。燃燒機(jī)啟動(dòng)入燃燒室，在燃燒室內(nèi)充分燃燒，經(jīng)過燃燒室內(nèi) S 形鼓風(fēng)機(jī)的抽取，將熱量打入烘烤管道[11]。由表 2.1 可 0-10V 的模擬信號(hào)控制，比例調(diào)節(jié)燃燒機(jī) 42kw 至 11表 2.1 燃燒機(jī)參數(shù)號(hào)發(fā)熱量(kw)控制方式 控制信號(hào) 最小 最大10/M 42 110 比例調(diào)節(jié)模擬量控制0-10V 或4-20mA5對(duì)燃燒機(jī)的發(fā)熱量進(jìn)行控制，只是將燃燒機(jī)的發(fā)熱量制。這就導(dǎo)致燃燒機(jī)對(duì)隧道爐內(nèi)溫度的控制存在很大2.3 所示。
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本文編號(hào)：2876221