铁红转窑窑尾压力控制系统研究

摘要

氧化铁红是以三氧化二铁为主要成分的稳定红色铁氧化物，作为颜料，非常耐久，而且价格便宜。氧化铁红在国内外有着广阔的市场，其生产及应用前景良好，是我国重要的出口产品。
　　 目前，我国大多数厂家采用转窑焙烧法生产氧化铁红，其生产规模大、效率高。在铁红转窑焙烧过程中，窑尾压力控制是其重要的一个环节，它对生产的稳定、产品的质量和产量的提高以及能耗降低、生产安全等都有着关键的作用。
　　 根据铁红转窑煅烧过程窑尾压力控制的稳定性要求和窑尾压力呈现非线性、大时滞、多变量特性，在介绍PID控制的原理特点和单神经元自适应控制理念，以及史密斯(Smith)预估控制器的原理及其对象模型误差敏感的特点的基础上，采用了基于史密斯预估单神经元自适应PID控制器，以改善控制效果，同时增强控制器的鲁棒性。并利用仿真工具MATLAB，对所设计的史密斯预估的单神经元自适应PID控制器进行了仿真，验证了其控制效果及其鲁棒性.
　　 通过基于Tedele电气的PLC作为控制器、Profibus现场总线来做控制器和上位机的通信和KINGVIEW6.0组态软件构建了铁红窑尾压力过程控制硬件系统和软件系统的组态，基于组态王监控平台和Epro编程软件工具开发了HMI接口和SCADA软件，实现了铁红生产的集中管理和分散控制。系统在实际生产中得到了应用，其运行结果稳定可靠。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 课题的来源、研究目的及生产工艺简介

1．2．1 课题的来源

1．2．2 铁红生产工艺简介

1．3 铁红转窑窑尾压力的控制内容和难点

1．4 国内外相关研究及现状

1．5 研究内容及意义

1．6 论文章节安排

第二章 铁红转窑窑尾压力状态分析和建模

2．1 铁红转窑压力过程控制特性

2．2 铁红转窑窑尾压力过程建模

2．2．1 铁红转窑压力平衡分析

2．2．2 铁红转窑压力控制的单元模型

2．2．3 铁红转窑窑尾压力模型的建立

2．2．4 铁红转窑窑尾压力过程控制数学模型确定

2．3 本章小结

第三章 铁红转窑窑尾压力控制算法研究

3．1 引言

3．2 常规算法模块特性研究

3．2．1 常规史密斯预估算法特性研究

3．2．2 常规PID算法特性研究

3．3 铁红转窑窑尾压力过程控制中的智能算法研究

3．3．1 单神经元自适应PID控制器特性研究

3．3．2 单神经元自适应PID算法

3．3．3 单神经元学习算法的改进

3．4 史密斯预估单神经元自适应PID算法特性研究

3．5 铁红转窑窑尾压力控制算法稳定性分析

3．6 本章小结

第四章 铁红转窑窑尾压力控制算法的仿真与分析

4．1 控制系统仿真工具简介

4．1．1 计算机仿真概述

4．1．2 Simulink简介

4．2 铁红转窑窑尾压力过程控制的仿真

4．2．1 铁红转窑窑尾压力过程的常规控制器的效果仿真

4．2．2 史密斯预估单神经元自适应PID算法的仿真效果

4．3 模型失配下仿真对比分析

4．3．1 时延失配仿真对比分析

4．3．2 静态增益失配仿真对比分析

4．4 有干扰情况下仿真对比分析

4．5 本章小结

第五章 铁红转窑窑尾压力过程控制系统设计

5．1 铁红转窑窑尾压力过程控制总体设计

5．2 控制系统硬件设计与选型

5．2．1 控制器选择

5．2．2 检测与执行机构

5．3 控制系统软件实现

5．3．1 过程控制算法程序设计

5．3．2 监控画面设计

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 研究工作总结

6．2 研究工作展望

参考文献

致谢

作者攻读硕士学位期间的主要研究成果