循环风机系统的半物理仿真和控制器研究

摘要

本文的研究是在上海宝钢股份炼铁厂炼焦分厂的干熄焦循环风机控制系统改造的背景下进行的，设计出一种新型循环风机控制器，通过对循环风机系统进行建模，完成了控制器的半物理仿真测试，并在此基础上实现了控制器的现场应用。 循环风机系统被广泛应用在钢铁工业、煤炭工业、化工工业等工业领域，循环风机作为大型关键设备，承担高负荷负载同时也消耗大量能源，因此通过对风机速度调节一方面能改善工艺条件以满足日益增长的生产要求，另一方面也能够达到节约能源的目的。然而，目前使用的风机系统控制装置往往存在着控制精度不高，可重复性差等问题，在一定程度上影响了日常生产的效率。 风机系统是一种典型大滞后系统，而且干熄焦循环风机作为系统关键设备无法停机调试。通过本文的研究工作，设计出了一种新型循环风机控制器，制定出了一种基于历史数据的实时在线控制策略，应用在大滞后风机控制系统中；由于现场调试条件的限制，控制器在现场应用前，采用了半物理仿真方法进行控制器的测试和辅助设计，缩短了试验周期，减小了在线调试风险，提高了控制器的可靠性。新型控制器一次性上机运转成功，控制系统性能达到设计要求。

目录

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第1章绪论

1.1课题背景及意义

1.2循环风机系统概述

1.2.1循环风机系统控制方式

1.2.2液力耦合器及其控制特点

1.2.3循环风机系统控制难点

1.3大滞后系统及其控制算法

1.3.1大滞后系统

1.3.2大滞后系统控制算法

1.3.3主要控制算法比较

1.4研究内容

第2章控制策略制定

2.1闭环系统改造

2.2基于历史数据的实时在线控制策略

2.2.1历史数据参数表

2.2.2稳定性判断

2.2.3最大控制周期

2.2.4最小控制周期

2.3开环控制策略

2.4修正系数

第3章控制器硬件设计

3.1控制器功能设计

3.2控制系统功能图

3.3硬件构成

3.3.1电源板

3.3.2 CPU板

3.3.3人机界面

第4章软件系统实现

4.1控制器软件设计

4.1.1主程序

4.1.2控制程序

4.1.3工作状态监视程序

4.1.4串口通讯程序

4.1.5看门狗程序

4.2监控系统设计

4.2.1主页面

4.2.2控制器设定页面类

4.2.3控制目标设定页面类

4.2.4参数表页面类

4.2.5状态监控页面类

4.2.6自定义功能

第5章半物理仿真

5.1半物理仿真的意义

5.2数学模型建立

5.3仿真系统设计

5.4仿真与实测结果及分析

第6章总结及展望

参考文献

谢辞