【摘要】：多年來,鐵礦石冶金性能的測試過程大部分主要依靠工人多年總結(jié)的現(xiàn)場經(jīng)驗操作完成的,缺乏一定的理論性和科學(xué)性。在整個鐵礦石冶金性能的測試實驗過程中,高精度的爐溫控制是制約實驗成功的重要方面,因此設(shè)計一款智能化、高精度的爐溫測控系統(tǒng)對于研究冶金性能的準(zhǔn)確度具有重要的意義。首先,以還原爐為研究對象,針對實驗現(xiàn)場中采用的常規(guī)PID算法出現(xiàn)的嚴(yán)重振蕩、大偏差、不穩(wěn)定等現(xiàn)象,分析了被控對象還原爐加熱元件的相關(guān)特性。由于模型參數(shù)存在一定的不確定性,采用專家模糊控制的策略并結(jié)合分數(shù)階微積分理論,提出了專家模糊分數(shù)階PI~λD~μ控制算法,對爐溫進行高精度控制。利用MATLAB仿真軟件對模型進行仿真,分析了分數(shù)階PI~λD~μ控制器各個參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響,從而確定了模糊控制器的規(guī)則庫。其次,為了實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的快速、實時、高精度的采集,利用PCI總線技術(shù),設(shè)計了智能化數(shù)據(jù)采集模塊的硬件和軟件部分。最后利用面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境VC++6.0設(shè)計上位機控制界面,將提出的控制算法應(yīng)用于控制實驗過程中,并與傳統(tǒng)控制算法進行比較測試。實驗測試表明:采用的專家模糊分數(shù)階PI~λD~μ控制算法與其他傳統(tǒng)控制策略相比,控制效果更佳。從動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能方面都得到了改善,降低了超調(diào)量,減小了穩(wěn)態(tài)誤差,并且克服了振蕩現(xiàn)象對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。滿足控制精度的要求,實現(xiàn)了還原爐爐溫的高精度智能化控制。
【圖文】：

圖 1 高溫還原粉化試驗溫度設(shè)定Fig.1 High temperature reduction test temperature setting爐加熱過程中的升溫曲線如圖 1 所示，分別為按一定速率升溫區(qū)間，然冷卻階段[20]。每個階段必須按照加熱曲線進行控制，否則降低試。爐爐溫控制對象模型研究還原過程的爐溫控制條件，需要加熱元件長時間工作在 900℃左右，元件(電爐絲)很難滿足長時間工作在高溫狀態(tài)下。考慮到減少檢修周元件次數(shù)，并且滿足在高溫環(huán)境下長期穩(wěn)定地工作等，故采用硅碳棒加熱元件。對象數(shù)學(xué)模型

大部分用于陶瓷、冶煉、機械、制造等高溫場合。在最高溫度下工作，時間可達到六個月左右。但是由于其自身獨特的電氣特性和發(fā)熱僅直接影響爐棒的使用壽命，而且對升溫和恒溫過程都有一定的干擾。因發(fā)熱規(guī)律并且設(shè)計合理的控制方法對加熱系統(tǒng)的設(shè)計有重要的意義。究硅碳棒的發(fā)熱特性[21]主要從它的電氣特征和加熱特性兩個角度進行電氣特性碳棒是一種具有半導(dǎo)體特性的加熱材料，與電阻絲的加熱特點存在本質(zhì)的電阻率隨著溫度的不同而呈非線性變化趨勢。如圖 2 所示，硅碳棒室溫）加熱到 800℃左右，，電阻率迅速降低，并且降低的速率在減小。右電阻率數(shù)值最��；當(dāng)溫度在不斷增加時，電阻率同樣跟隨其開始增大增加的速率加快。因此，當(dāng)給定的電壓確定時，低溫段升溫起始階段的速快，這樣可以延長加熱元件的使用時間。
【學(xué)位授予單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF041;TP273

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本文編號：2711463