模糊控制在回转窑燃烧系统的应用研究

摘要

高岭土用途广泛，应用范围从普通陶瓷、耐火砖、橡胶到石油催化剂、造纸填料、涂料。随着我国工业的快速发展和产品档次的提高，对高品质高岭土的需求越来越大。本课题所要控制的高岭土回转窑分为八个燃烧区，采用煤气加热，每个燃烧区有各自的火焰喷嘴及风门执行机构，生产工艺要求分别控制各个燃烧区的温度。 高岭土回转窑的加热过程中存在非线性、时变性、多参数强烈耦合这些问题，且随机干扰以及过程机理错综复杂，难以建立被控对象的精确数学模型，采用常规的。PID算法很难达到控制要求。因此本课题所要解决的问题是通过建立一个具有针对性的模糊控制模型，从而实现具有较好动态品质的回转窑温度的模糊控制。 本文所做的主要工作如下： (1)简要讨论了高岭土煅烧的发展及前景，并对煤系高岭土煅烧的关键工艺进行了阐述，说明了开发高岭土煅烧控制系统的必要性。 (2)简要论述了模糊控制理论的产生与发展，分析了模糊控制理论的数学基础，简要介绍了回转窑系统的组成，并在此基础上分析了回转窑系统的工作原理，提出了初步的控制方案。 (3)控制系统以PLC(可编程逻辑控制器)为控制中心，通过软件编程完成温度的模糊控制，利用组态软件实现可视化操作。该系统利用可靠性高、操作简单的“IF-THEN”模糊控制规则进行模糊化处理，实现PLC后台实际采样，数据处理，前台工业控制计算机动态显示、数据库查询和报警等功能。 (4)本课题开发的回转窑模糊控制系统是根据北京矿冶总院冶金所提出的生产工艺要求设计的电气及自动化控制系统。课题完成了系统设计、程序编制、现场调试和联动试车，实现了可视化的控制要求，达到要求的控制精度。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1高岭土的发展与前景

1.2煤系高岭土的煅烧工艺

1.2.1煅烧工艺流程

1.2.2高岭石矿物的加热过程

1.2.3煤系高岭岩的煅烧

1.3模糊控制理论的产生和发展

1.3.1模糊控制理论的产生

1.3.2模糊控制理论的发展与现状

1.4模糊控制理论概述

1.5本文的内容安排

第二章模糊控制理论

2.1模糊信息基础

2.1.1模糊集合的定义

2.1.2模糊集合的表示

2.1.3模糊集合的运算

2.1.4隶属函数的确定

2.1.5模糊关系

2.2模糊逻辑和模糊推理

2.2.1模糊逻辑

2.2.2 IF…THEN规则

2.2.3模糊推理

2.2.4模糊控制

2.3本章小结

第三章回转窑及控制系统的组成

3.1回转窑系统的组成

3.1.1回转窑的基础资料

3.1.2回转窑的主要设备及控制原理

3.2监控系统的组成

3.2.1系统的主要硬件设备

3.2.2组态软件的简要介绍

3.2.3通讯协议

3.3本章小结

第四章模糊控制器的设计

4.1模糊控制器原理

4.2模糊化算法设计

4.2.1模糊语言变量的语言值

4.2.2隶属度函数设计

4.3模糊规则表的建立

4.4模糊算法的推导

4.5解模糊及模糊控制器查询表的创建

4.6本章小结

第五章回转窑模糊控制的实现

5.1 PLC控制系统的整体设计

5.2模糊控制程序的设计

5.2.1西门子S7-300组态

5.2.2输入量模糊化编程设计

5.2.3控制查询表程序研究

5.2.4控制量程序的设计

5.3温控系统WinCC组态程序及监控界面

5.3.1温度模糊控制系统的通讯驱动及变量组态

5.3.2系统监控界面的组态设计

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1所做工作

6.2进一步研究的建议

参考文献

致谢

在读期间取得的成果