基于图像处理的水泥窑模糊控制系统的研究

摘要

本文以水泥生产过程中最重要的环节——水泥回转窑为研究对象,采用工业CCD摄像机,实时摄取烧成带图像,从图像中获取参数的有关特征信息,并利用数字图像处理技术和模糊控制原理,实现对水泥回转窑参数的实时检测与在线控制。水泥回转窑的生产过程是一个典型的热工过程。在水泥生产过程中,最重要的工艺是回转窑中熟料的煅烧过程,由于回转窑煅烧过程具有多变量、非线性、纯滞后和强耦合等特点,同时测量中经常受到烟雾、煤粉、熟料、火焰等的影响,测量结果很难准确反映实际情况,使得采用传统理论对水泥窑的控制变得十分困难。本文根据图像处理技术,采用模糊控制理论实现对回转窑的控制,于水泥生产过程的优化控制有着一定的意义。本文首先介绍了数字图像处理技术,并根据图像处理的原理,实时检测了水泥回转窑的烧成带温度和窑速;接着在研究模糊控制的基本理论和模糊控制器的设计方法的同时,了解了水泥生产工艺和操作过程;最后结合水泥生产的过程,根据水泥工业的特点及中控室操作员的经验,提出了输入输出参数的模糊控制规则表,建立了以水泥回转窑的烧成带温度和窑尾废气温度为被控制量的模糊控制模型,并将检测到的数据存储于数据库中。在此基础上利用VC++软件搭建了软件平台,该软件可以实现CCD摄像机获取的图像输入计算机并连续显示,实现对烧成带温度、窑速的实时检测和数据存储,然后利用这些检测到的参数及窑尾废气温度进行了水泥回转窑模糊控制的研究。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 本课题的研究基础

1.1.1 课题背景

1.1.2 相关课题的研究现状

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 课题所做的工作

1.4 本章小结

第二章 数字图像处理技术

2.1 数字图像处理概述

2.2 图像的数字化

2.3 常用图像处理方法

2.4 本章小结

第三章 水泥回转窑参数的实时检测

3.1 水泥回转窑的一般知识

3.1.1 水泥回转窑的组成和工艺过程

3.1.2 回转窑内物料的煅烧过程和运动情况

3.1.3 影响物料运动的因素

3.1.4 水泥窑常用操作参数

3.2 烧成带温度检测

3.2.1 温度场检测

3.2.2 图像法测温

3.2.3 温度测定

3.3 窑速实时检测

3.3.1 窑速检测的目的和意义

3.3.2 窑速检测的思路和方案

3.4 窑尾废气温度检测

3.5 本章小结

第四章 模糊控制技术在水泥回转窑中的应用研究

4.1 模糊控制技术

4.2 水泥回转窑的模糊控制系统

4.2.1 模糊语言变量、模糊子集及隶属函数的确定

4.2.2 模糊推理规则的建立

4.2.3 精确量的模糊化、模糊控制量的精确化及模糊决策

4.3 本章小结

第五章 水泥回转窑模糊控制系统的软件设计

5.1 系统功能

5.2 系统开发环境

5.3 系统构思

5.4 核心对象

5.4.1 设计模式

5.4.2 FACADE 设计模式简介

5.4.3 对象交互

5.4.4 核心对象设计

5.5 用户操作主界面

5.6 软件具体功能实现的程序设计

5.6.1 图像采集和显示

5.6.2 图像处理

5.6.3 模糊控制

5.7 图像存储与查询功能及实现

5.7.1 数据库访问方法

5.7.2 数据库连接及数据库表

5.7.3 数据查询和存储及实现

5.8 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

读研期间取得的科研成果