【摘要】：多年來(lái),鐵礦石冶金性能的測(cè)試過(guò)程大部分主要依靠工人多年總結(jié)的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)操作完成的,缺乏一定的理論性和科學(xué)性。在整個(gè)鐵礦石冶金性能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,高精度的爐溫控制是制約實(shí)驗(yàn)成功的重要方面,因此設(shè)計(jì)一款智能化、高精度的爐溫測(cè)控系統(tǒng)對(duì)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(duì)象,針對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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?jǐn)?shù)階微積分理論,提出了專家模糊分?jǐn)?shù)階PI~λD~μ控制算法,對(duì)爐溫進(jìn)行高精度控制。利用MATLAB仿真軟件對(duì)模型進(jìn)行仿真,分析了分?jǐn)?shù)階PI~λD~μ控制器各個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響,從而確定了模糊控制器的規(guī)則庫(kù)。其次,為了實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的快速、實(shí)時(shí)、高精度的采集,利用PCI總線技術(shù),設(shè)計(jì)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(jì)上位機(jī)控制界面,將提出的控制算法應(yīng)用于控制實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,并與傳統(tǒng)控制算法進(jìn)行比較測(cè)試。實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明:采用的專家模糊分?jǐn)?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(dòng)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(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。滿足控制精度的要求,實(shí)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(yàn)溫度設(shè)定Fig.1 High temperature reduction test temperature setting爐加熱過(guò)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(gè)階段必須按照加熱曲線進(jìn)行控制，否則降低試。爐爐溫控制對(duì)象模型研究還原過(guò)程的爐溫控制條件，需要加熱元件長(zhǎng)時(shí)間工作在 900℃左右，元件(電爐絲)很難滿足長(zhǎng)時(shí)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(zhǎng)期穩(wěn)定地工作等，故采用硅碳棒加熱元件。對(duì)象數(shù)學(xué)模型

大部分用于陶瓷、冶煉、機(jī)械、制造等高溫場(chǎng)合。在最高溫度下工作，時(shí)間可達(dá)到六個(gè)月左右。但是由于其自身獨(dú)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(duì)升溫和恒溫過(guò)程都有一定的干擾。因發(fā)熱規(guī)律并且設(shè)計(jì)合理的控制方法對(duì)加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(gè)角度進(jìn)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(diǎn)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(shì)。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(shí)，電阻率同樣跟隨其開(kāi)始增大增加的速率加快。因此，當(dāng)給定的電壓確定時(shí)，低溫段升溫起始階段的速快，這樣可以延長(zhǎng)加熱元件的使用時(shí)間。
【學(xué)位授予單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TF041;TP273

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