自适应模糊PID调节在炉顶压力控制系统的应用

摘要

在高炉炼铁中,高炉炉顶压力控制是炉况是否顺行的非常重要的条件之一。顶压的稳定对高炉稳定生产、降低高炉焦比、增加 TRT发电量非常重要,过大的炉顶压力波动甚至可能造成崩料、悬料,导致炉况失常,所以对炉顶压力进行稳定精确的控制极为重要。本文针对涟源钢铁股份有限公司3200m3无料钟高炉冶炼过程中强耦合、扰动因素多等引起顶压波动大的问题,对原有的PID控制器进行改进,设计了基于自适应模糊 PID调节的高炉炉顶压力控制系统。在涟钢3200m3高炉改进后的实际运行结果表明,该系统减小了高炉顶压波动,降低了焦比,提高了发电量,对稳定炉况有着重要指导意义。
　　通过深入分析涟钢3200m3高炉炉顶压力变化规律,结合工艺特点,根据目前涟钢的控制系统结构,同时引入高炉炉况其它检测参数,提出了该炉顶压力调节方式由普通PID调节改进为自适应模糊PID调节。运用可变增益的控制算法,设计先进的优化模型,采用面向对象的程序设计方法、数据通信技术等先进计算机技术,实现对炉顶压力控制的实时优化,减小炉顶压力的波动。
　　本文应用软件的设计基于西门子的PCS7软件开发平台,编程语言采用梯形图,简单明了,大大提高开发调试的效率。上位机采用WINCC组态设计了人机交互画面,以实现相关参数的在线调整。数据存储与检索基于 SQL数据库,使高炉煤气流量和炉况信息的存储高效化,便于与高炉计算机控制系统交换信息。利用OPC通讯技术,可以很好的嵌入现在已有的顶压控制系统中,保证应用软件的设计能够快速而高效。运行结果表明,基于自适应模糊PID调节的控制系统在实际应用中取得了较好的控制效果,提高了高炉炉顶压力抗扰动能力,控制精度提高到±1.5％(±3KPa),CO2含量提高了0.5%,高炉焦比能降低4.8kg/T Fe。从而提高了炼铁的还原效率,降低了CO的含量。

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第一章 前 言

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第二章 控制系统总体设计

2.1 高炉炼铁工艺流程及其特点

2.2 高炉顶压影响因素分析

2.3 炉顶压力模型

2.4 系统的总体结构及工作原理

2.5 系统的运行环境

2.6 小结

第三章 PID调节自适应控制器设计

3.1 模糊控制简介

3.2 自适应模糊控制器

3.3炉顶压力控制模糊PID控制器

3.3 小结

第四章 顶压控制系统的实现与应用

4.1 开发环境

4.2 系统设计原则

4.3 系统硬件设备

4.4 系统软件设计

4.5 顶压控制系统的应用

4.6 小结

第五章 结论及展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录

致谢