改进的FUZZYPID算法在回转炉控制系统的应用与研究

摘要

一焙回转炉用于加热粉末状或颗粒状物料，以天然气为燃料，在化工、汽车、冶金等行业得到了广泛应用。根据一焙回转炉工艺要求，分别设计智能终端系统和故障诊断系统。介绍智能终端系统的工作原理、控制逻辑、控制电路设计、组态设计等，智能终端系统实现功能包括:实时监控运行数据、控制现场设备、记录历史故障、温度自动控制、压力自动控制等。介绍故障诊断系统的通信网络、推理算法、知识库构成和工业中故障诊断系统的网络功能实现等，故障诊断系统实现功能包括远程数据监控、故障报警、远程故障诊断等。
　　一焙回转炉主要对炉膛内的物料进行加热，因此对炉膛内的温度控制进行研究十分重要。智能终端系统以PLC为控制器，以回转炉调节阀为被控对象。温度调节过程为闭环负反馈调节，闭环负反馈系统由控制器、驱动、执行机构、温度传感器等四部分构成。通过调节一焙回转炉天然气进气管道上的气动阀阀门开度，控制天然气进气量，从而实现对炉膛内温度的控制。故障诊断系统以Visiostudio2015C＃和SQL server2012为开发平台，采用故障树分析方法，对诊断系统的知识库知识表示方法、推理算法、软件编程及工业中故障诊断系统的网络功能实现进行分析研究。基于推理机工作原理，给出推理机的设计思想和设计方法，综合以往多种推理机的推理机制设计诊断系统推理机工作流程，根据流程图编写推理机程序。
　　针对基于传统PID算法的一焙回转炉温度控制滞后性问题，论文将改进的Fuzzy PID算法应用到一焙回转炉智能终端系统，仿真结果表明:改进的FuzzyPID算法比Fuzzy PID算法调节时间短。改进的Fuzzy PID算法加入了内模控制，只需要调整滤波器参数，就可以改变控制器性能，大大简化了系统。在STEP7软件平台上，采用梯形图语言进行改进的Fuzzy PID算法的编程设计。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 回转炉温度控制的难点问题

1．4 回转炉远程故障诊断的难点问题

1．5 项目设计流程

1．6 主要研究工作

第二章 改进的Fuzzy PID算法控制器设计及仿真研究

2．1 一焙回转炉概述

2．2 生产工艺

2．3 一焙回转炉温控系统模型

2．4 消除滞后性原理

2．5 改进的Fuzzy PID算法

2．5．1 改进的Fuzzy PID结构设计

2．5．2 改进的Fuzzy PID控制器设计

2．5．3 改进的Fuzzy PID仿真研究

2．6 Fuzzy PID仿真研究

2．7 仿真结果分析

2．8 本章小结

第三章 控制系统总体方案设计

3．1 系统功能需求

3．2 控制系统基本组成

3．2．1 智能终端系统

3．2．2 故障诊断系统

3．3 控制系统总体设计

3．4 本章小结

第四章 控制系统设计与开发

4．1 智能终端系统硬件设计

4．1．1 控制柜设计

4．1．2 硬件选型

4．2 智能终端系统软件开发

4．2．1 PLC控制程序开发

4．2．2 组态界面开发

4．3 故障诊断系统软件开发与工业实现

4．3．1 软件开发语言简介

4．3．2 建立知识库

4．3．3 故障诊断推理算法研究

4．3．4 Web发布功能和信息安全防护

4．3．5 故障诊断系统工业实现与应用效果

4．4 本章小结

第五章 改进的Fuzzy PID算法在PLC中的实现

5．1 建立查询表

5．2 程序设计技术方法

5．3 改进的Fuzzy PID控制程序开发

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 课题总结

6．2 课题展望

参考文献

攻读硕士期间的研究成果

附录

致谢