连铸结晶器液位模糊PID控制方法研究

摘要

在现代连铸生产中,随着工厂自动化水平的提高,对可靠性和铸坯质量的要求越来越严格,对结晶器液位控制精度的要求也越来越高. 结晶器液位控制是冶金连铸系统中非常重要的环节之一,液位的波动会造成结晶器保护渣和杂质大量卷入钢水,严重影响铸坯的质量,甚至可能导致浇铸过程中的溢钢和漏钢事故的发生,因此必须将结晶器液位控制在一个合适的范围内.但是由于结晶器液位系统具有时变性和非线性特性,而且存在许多不确定扰动因素,无法建立准确的模型,常规的控制方法已经满足不了越来越高的自动化生产和高质量的要求.近年来出现了许多智能化液位控制方法,不同程度上改进了结晶器液位的控制效果.本论文研究的是模糊PID复合自适应控制系统在包钢连铸机结晶器液位控制中的设计及应用. 包钢连铸机电气配置采用的是全PLC组成的集散型控制系统,软件上使用了模件控制,并且利用简化系统框软件优化了程序结构,使CPU928B以最佳的方式工作.本文首先介绍了结晶器的硬件系统,构建了结晶器液位模糊PID控制方法,通过对控制程序的研究,得出了隶属函数和模糊规则,并通过实验对其进行了验证,同时提出了预先整定PID中微分和积分时间常数的依据.本系统采用模糊PID复合式自适应控制器,通过模糊控制运算结果来调节PID控制器的放大系数K<,p>始终在理想的范围内,从而使控制系统达到对结晶器液位控制的要求.

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第一章绪论

1.1连铸控制技术现状

1.2传统的PID控制理论发展

1.3模糊控制的理论发展

1.4本文主要的研究内容

第二章连铸结晶器液位控制系统分析

2.1连铸工艺

2.1.1结晶器钢水液位控制的意义和要求

2.1.2结晶器钢水液位模型

2.1.3传统结晶器液位控制系统

2.1.4结晶器钢水液位控制时的难题

2.2包钢连铸机结晶器液位控制系统

2.2.1结晶器液位控制系统概述

2.2.2包钢连铸机结晶器液位控制系统硬件配置

2.2.3包钢连铸机结晶器液位控制系统构成

第三章模糊控制的原理及设计方法

3.1模糊控制系统的组成和工作原理

3.1.1模糊控制系统的组成

3.1.2模糊控制的基本原理

3.2模糊控制器设计的主要内容和方法

3.2.1模糊控制器设计的主要内容

3.2.2模糊控制器设计的基本方法

第四章结晶器液位模糊PID控制方法研究

4.1目前PID参数自适应整定几种方案

4.2包钢连铸机结晶器液位控制器PID参数整定方法分析

4.2.1常用PID工程整定方法

4.2.2智能模糊PID控制器设计

4.3 PI D控制功能块

4.4模糊控制器1(FUZZY1)的设计

4.4.1模糊控制器1的控制规则分析

4.4.2实验验证

4.4.3控制决策

4.5模糊控制器2(FUZZY2)的设计

4.5.1模糊控制器2的控制规则分析

4.5.2实验验证

4.5.3控制决策

第五章结束语

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢