烧结杯真空室负压的建模与控制系统的设计

摘要

烧结杯真空室负压作为烧结过程的一个重要控制对象,其控制性能的优劣与否直接影响到烧结矿的质量,在目前铁矿石资源紧俏以及对烧结矿质量要求不断提高的情况下,对真空室负压建模和控制的研究具有重要的现实意义。
　　 本文首先介绍了烧结杯工艺的过程,研究比较了通过变频调速技术和旁路抽风量产生负压的原理,提出了采用变频调速技术控制负压的方案。同时针对真空室负压具有非线性、大时滞等特点,在比较常规PID控制、模糊控制和神经网络控制三者利弊的基础上,提出了采用模糊PID方法控制负压的策略。
　　 其次,针对当前真空室负压数学模型的缺乏,不利于控制策略的研究,本文采用了基于BP神经网络系统辨识的方法建立了真空室负压的模型,并且在此模型的基础上,对模糊PID控制算法进行仿真,仿真结果表明,该控制算法具有结构简单,响应速度快,稳态性能高,鲁棒性好等特点。
　　 最后,针对烧结过程的特点,本文以工控机为上位机,PLC为下位机,设计了基于模糊PID控制算法的烧结杯真空室负压控制系统,对系统调试结果表明,系统运行良好,并且取得了满意的控制效果。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究目的与意义

1.3 课题背景与国内外研究现状

1.4 课题内容与论文结构

1.5 本章小结

第二章 烧结杯工艺分析与负压控制系统总体结构的研究

2.1 烧结杯工艺过程及其特征

2.1.1 烧结杯工艺过程

2.1.2 烧结过程的特点

2.2 烧结杯真空室负压产生的原理分析

2.3 真空室负压控制的方法

2.3.1 传统控制方法

2.3.2 智能控制方法

2.3.3 本系统控制策略的选择

2.4 烧结杯真空室负压控制系统总体方案设计

2.5 本章小结

第三章 烧结杯真空室负压的人工神经网络建模

3.1 人工神经网络的概述

3.1.1 人工神经网络数学模型

3.1.2 神经网络的结构

3.1.3 神经网络的学习方法

3.2 BP神经网络

3.2.1 BP神经网络算法

3.2.2 BP算法的不足和改进

3.3 神经网络辨识基本原理

3.3.1 系统辨识概念

3.3.2 神经网络辨识内涵

3.4 基于BP神经网络的系统辨识的方法

3.5 烧结杯真空室负压的建模与仿真

3.6 本章小结

第四章 烧结杯真空室负压模糊PID控制策略的研究

4.1 模糊PID控制算法的概述

4.1.1 PID控制算法的基本原理

4.1.2 模糊控制原理概述

4.1.3 模糊PID控制原理

4.2 烧结杯真空室负压模糊PID控制器的设计

4.2.1 输入输出变量的选取与模糊化

4.2.2 模糊控制规则库的设计

4.2.3 模糊推理

4.2.4 模糊控制输出量的解模糊

4.2.5 模糊控制查询表的建立

4.3 烧结杯真空室负压模糊PID控制系统的仿真与分析

4.4 本章小结

第五章 系统的实现与结果分析

5.1 系统的硬件设计

5.1.1 系统的硬件总体结构

5.1.2 系统的硬件配置

5.1.3 PLC电气连线图

5.1.4 点火器控制电路的设计

5.2 系统下位机软件的设计

5.2.1 PLC控制系统的地址分配

5.2.2 下位机主程序的设计

5.2.3 点火器控制程序设计

5.2.4 负压采集程序的设计

5.2.5 模糊PID控制算法程序的设计

5.3 系统上位机软件的设计

5.3.1 上位机软件功能介绍

5.3.2 上位机软件界面设计

5.4 系统调试结果分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果