陶瓷辊道窑温度智能逻辑控制方法的研究

摘要

陶瓷行业作为一个能耗较大的工业部门，消耗的能源中，80％以上用于烧成和干燥工序。陶瓷窑炉的温度控制的优劣直接决定了产品的质量和能源的利用率。窑内温度易受外界因素影响，如不及时稳定的调节，将严重影响产品的成品率和能源的浪费。因此有效及时控制窑内温度成为当前一个非常重要的研究课题。 泛布尔代数逻辑控制（以下简称“逻辑控制”）是以泛布尔代数为基础的新型计算机控制理论。逻辑控制作为一种新型智能控制，已经用于诸如空调控制、纸张定量控制、升船机控制、带裙房高层建筑等方面。在温度控制方面，将逻辑控制算法运用于陶瓷辊道窑温度智能控制的研究尚属首例。 首先，本文介绍了目前陶瓷辊道窑系统控制和窑内温度控制的发展和现状，以及智能逻辑控制的研究现状。 第二，介绍了陶瓷辊道窑的结构概况，以及辊道窑煅烧过程中的温度特性；其次着重介绍了陶瓷辊道窑窑内温度测量方法；最后在详细介绍温度概念的情况下，提出了窑炉温度控制模型，为以后的仿真研究打下理论基础。 第三，介绍智能逻辑控制系统的控制原理、控制特点及组成，以控制窑内温度偏差、偏差变化率为研究目标，根据逻辑控制基本理论及其控制规则，分别建立九点、二十五点控制模型，并将它们运用于辊道窑温度模型进行仿真。 第四，介绍PID控制器的研究，应用Ziegler—Nichols法进行PID参数整定，并应用于模型并仿真。将九点、二十五点控制器应用于模型并仿真。比较分析了不同逻辑控制器对该模型的适用性和控制效果，并做了智能控制器作用时与PID控制器作用时的比较，分析不同控制器控制效果不同的原因。 最后，介绍温度控制系统的工艺流程及智能逻辑控制方法在控制系统的应用尝试。 仿真结果表明，逻辑控制方法简单、灵活、方便，可以有效地减小窑内温度在干扰下出现的偏差，控制效果十分明显。其中，温度在二十五点逻辑控制器作用时的控制效果最为明显。得出结论：将对象的运动过程进行细致的划分，会使得系统的预期性能指标得以更好的实现。

目录

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声明

第1章绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2陶瓷辊道窑温度控制概述

1.2.1以工控机为核心的温度监控系统

1.2.2分布式温度控制系统

1.2.3基于现场总线的辊道窑温度监控系统

1.3陶瓷窑炉温度智能逻辑控制的现状

1.3.1模糊PID复合控制

1.3.2专家模糊控制

1.3.3模糊神经网络自适应控制

1.3.4模糊神经网络专家控制

1.4基于泛布尔代数逻辑控制的研究现状

1.5本文的主要工作

第2章陶瓷辊道窑温度特性研究

2.1陶瓷辊道窑的结构概况

2.1.1窑体结构的划分

2.1.2陶瓷辊道窑系统的组成

2.2陶瓷辊道窑煅烧过程中的温度特性描述

2.3陶瓷窑炉炉内温度测量方法

2.3.1热电偶测温

2.3.2测温环、测温锥、光学高温计等的测温

2.3.3表面温度计测温

2.4陶瓷窑炉的温度模型

2.4.1理论燃烧温度

2.4.2理论烧成温度

2.5陶瓷辊道窑温度控制的实现方案

2.6本章小结

第3章陶瓷辊道窑温度的智能逻辑控制器设计

3.1逻辑控制系统原理及组成

3.1.1逻辑控制系统的控制原理

3.1.2逻辑控制系统的控制特点及要求

3.1.3逻辑控制系统的组成

3.2逻辑控制器的设计

3.2.1九点逻辑控制器

3.2.2二十五点逻辑控制器

3.3本章小结

第4章陶瓷辊道窑温度的智能逻辑控制仿真研究

4.1常规PID控制器作用的仿真研究

4.2智能控制器的仿真研究

4.2.1九点逻辑控制器作用时的仿真研究

4.2.2二十五点逻辑控制器作用下的仿真研究

4.3仿真结果的比较

4.3.1不同逻辑控制器的比较

4.3.2常规PID控制器与智能逻辑控制器的比较

4.4本章小结

第5章智能逻辑控制在窑炉温度控制系统的应用

5.1陶瓷辊道窑温度控制系统工艺流程及控制要求

5.2温度控制系统及程序的流程图

5.3本章小结

第6章全文总结与展望

6.1全文总结

6.2前景展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢