热风炉自动燃烧模糊控制器的设计与实现

摘要

热风炉工艺要求在规定的时间要达到规定的拱顶温度，同时又要始终保持最佳的燃烧配比。热风炉燃烧的主要原料是高炉煤气，由于高炉煤气压力频繁波动，进而影响热风炉拱顶温度发生变化，最终影响送风温度。所以热风炉的燃烧控制是热风炉最复杂的控制系统。为了达到最佳的燃烧效果，需要不断地调整空气及煤气的供给量，这样，给热风炉燃烧操作带来一定的难度和较大的劳动强度。因此，寻找一种能够实现最佳燃烧，降低能耗，减轻劳动强度，同时提高热风炉效率的燃烧方法成为必然。
　　 本文是以首钢三号高炉热风炉的自动燃烧系统为研究背景，详细介绍了热风炉自动燃烧模糊控制器的设计与实现。原来首钢炼铁厂热风炉的燃烧控制采用的是PLC双回路比值PID调节控制，控制回路较为复杂，并且两个回路相互影响，调节效果较差。现简化控制思想，采用模糊控制技术，在煤气压力和热值不断变化的情况下以热风炉拱顶温度和废气残氧值作为控制目标，设计两个相互独立的模糊控制器，分别控制参与燃烧的煤气流量和空气流量。
　　 本文确定了模糊控制器的控制规则，合理选择了各输入输出变量相应的隶属度函数，根据过程参数和被控对象的物理特性选择了合适的论域范围并确定了相关参数；并确定了模糊化和反模糊化的方法。由于系统能力限制，将控制功能进行了分级处理，PLC只负责输入输出变量的模糊化和反模糊化，大部分的模糊化推理程序由上位计算机完成。这样，既能保证热风炉拱顶温度的快速上升，又能保证燃烧过程的合理配比。
　　 本文主要完成了自动燃烧系统模糊控制器的设计和实现，进行了现场的调试，取得了满意的效果。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 热风炉自动燃烧控制系统的发展概况

1.2 课题研究的背景和意义

1.3 本文主要工作

第二章 热风炉工艺过程及系统控制功能

2.1 热风炉生产工艺

2.2 自动燃烧控制的主要功能

第三章 模糊控制器的设计

3.1 引言

3.2 模糊控制器的设计理论

3.2.1 模糊控制器的结构设计

3.2.2 模糊控制器的规则设计

3.3 热风炉自动燃烧模糊控制器的设计

3.3.1 确定模糊控制器的输入和输出变量

3.3.2 归纳和总结模糊控制器的控制规则

3.3.3 选择论域并确定相关参数

3.3.4 确定模糊化和非模糊化的方法

第四章 模糊控制器的实现

4.1 引言

4.2 模糊控制器推理程序的开发

4.3 模糊控制器的部分功能在PLC中的开发

4.3.1 Concept组态软件中Fuzzy模糊库介绍

4.3.2 利用Fuzzy库实现模糊控制

第五章 模糊控制器的现场调试

5.1 引言

5.2 燃烧过程不同阶段的控制目标

5.3 自动燃烧系统要实现的目标

5.4 模糊控制器的实际调试

5.5 实现模糊控制后的效果

第六章 总结

参考文献

致谢