天钢2＃连铸机结晶器液位控制系统设计

摘要

冶金工业是国民经济的支柱产业，钢铁生产是其重要的组成部分，连铸是其关键环节之一，提高连铸坯产量和质量已经成为钢铁研究领域的一个热门课题。连铸结晶器钢水液面的稳定，对于提高钢铁质量、减少生产事故、保证生产产量具有重要意义。
　　在考虑生产过程不确定因素的影响下，如何保证结晶器内钢水液面的稳定是亟待解决的关键问题之一。本文在分析天钢2＃方坯连铸机生产工艺的基础上，定性分析影响结晶器液位波动的众多不确定性因素，如塞棒特性、塞棒与水口的材质、拉速、中间包钢水重量、结瘤阻塞、水口熔蚀掉块等。研究了天钢2＃连铸机液位控制系统的设备组成、控制策略，并指出目前采用的PID控制策略存在的局限性。针对结晶器液位过程控制中存在的问题，以涡流法代替同位素法对检测环节进行了优化，并在建立结晶器液位系统模型的基础上，提出运用模糊PID控制的方法，通过调节塞棒的开启，实现结晶器液位的智能控制。相关仿真结果表明，该系统提高了稳态控制精度，将取得较好的工业应用效果。

目录

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摘要

第1章 引言

1．1 研究背景与目标

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 连铸机工艺及系统组成

2．1 天钢2#连铸机工艺过程

2．2 天钢2#方坯连铸机设备组成与功能

2．2．1 结晶器

2．2．2 钢包回转台

2．2．3 中间包车

2．2．4 中间罐塞棒控制

2．2．5 冷却系统

2．2．6 拉矫系统

2．3 本章小结

第3章 结晶器液位控制系统设计

3．1 结晶器液位控制系统结构

3．1．1 塞棒执行机构

3．1．2 控制器

3．1．3 液位检测系统

3．1．4 液位检测系统工作原理

3．2 结晶器液位控制难点与影响因素

3．2．1 液位控制问题难点分析

3．2．2 天钢2#连铸机结晶器液位控制的影响因素

3．2．3 不确定性干扰因素对系统的影响

3．2．4 生产操作对系统的影响

3．3 结晶器液位控制策略

3．4 结晶器液位检测系统优化

3．5 结晶器液位系统建模

3．5．1 交流伺服电动缸模型

3．5．2 塞棒流量特性模型

3．5．3 拉速特性模型

3．5．4 结晶器模型

3．5．5 涡流式液位传感器模型

3．5．6 中间包重量与水口流速关系模型

3．6 本章小结

第4章 基于前馈补偿的模糊PID结晶器液位控制器设计

4．1 PID控制器的原理与结构

4．1．1 PID控制系统原理

4．1．2 控制系统建立

4．2 模糊PID控制系统的原理与结构

4．2．1 控制系统原理

4．2．2 模糊PID控制系统建立

4．3 带前馈补偿的模糊PID控制器的原理与结构

4．3．1 前馈控制原理

4．3．2 带前馈补偿的模糊PID控制器的建立

4．4 仿真研究

4．4．1 Matlab软件介绍

4．4．2 基于复合模糊PID控制的液位控制系统的Simulink仿真模型

4．4．3 仿真结果分析

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

致谢