硅碳棒加熱爐的溫度控制技術
2021-08-03 19:47:58 點擊：
以某鋼鐵公司的爐渣粘度測試儀研制為背景，結合自適應模糊PID控制理論、計算機仿真技術和雙閉環(huán)控制理論，針對在硅碳棒加熱爐的溫度控制技術這一難題展開研究，并將本文設計的雙閉環(huán)自適應模糊PID溫度控制系統(tǒng)應用在實際項目中，力圖解決硅鋁爐升溫速度慢，電流難以穩(wěn)定等實際問題。高溫熔體智能測試裝置己經(jīng)交付使用，且在使用的一年多時間中未出現(xiàn)任何故障。從使用方反映的情況看，該高溫熔體粘度智能測試裝置具有很好的穩(wěn)定性，各項測試性能均能很好的滿足生產(chǎn)過程對粘度測試的需求。
硅碳棒加熱爐是典型的大滯后大慣性，參數(shù)時變的非線性系統(tǒng)，難以建立其精確的數(shù)學模型，關于這類復雜系統(tǒng)的控制研究一直受到許多學者的關注。若采用傳統(tǒng)的PID控制或模糊控制，都難以滿足系統(tǒng)對控制品質(zhì)的要求。
先簡要介紹了高溫熔體粘度測試儀的組成和測試原理，然后對大滯后過程的特性進行了分析，闡述了大滯后系統(tǒng)的傳統(tǒng)控制理論，并分別對其進行優(yōu)缺點分析，為硅碳棒加熱爐的溫度控制方案的確定奠定了理論基礎。
結合硅碳棒加熱爐系統(tǒng)特點設計了一種電流+溫度的雙閉環(huán)自適應模糊PID溫度控制系統(tǒng)。內(nèi)環(huán)為電流控制器采用PI控制。內(nèi)環(huán)電流控制器能有效地克服硅碳棒加熱爐的內(nèi)環(huán)干擾，不僅能穩(wěn)定加熱電流，提高了升溫速度，而且避免了硅碳棒受到大電流的沖擊，延長了硅碳棒的使用壽命。外環(huán)溫度控制器采用閡值控制和自適應模糊PID控制。溫度偏差較大時采用閡值控制，偏差較小時則通過模糊規(guī)則在線自調(diào)整PID參數(shù)，提高控制器對控制對象參數(shù)變化的適應能力。
在M atlab7.0仿真平臺下建立了硅碳棒加熱爐雙閉環(huán)自適應模糊PID溫度控制系統(tǒng)和單環(huán)PID溫度控制系統(tǒng)的仿真模型;給仿真模型加入各種模擬實際應用常見的干擾進行仿真。最后改變控制對象的模型參數(shù)進行一系列仿真實驗。仿真結果表明該溫度控制系統(tǒng)不僅滿足了粘度測試系統(tǒng)對硅碳棒加熱爐溫度控制的動靜態(tài)性能要求，而且提高了溫控系統(tǒng)的抗干擾能力和魯棒性。
工業(yè)過程中像硅碳棒加熱爐這樣的復雜系統(tǒng)是較常見的，本文結合對象特點研究將雙閉環(huán)控制結構和不需要精確的對象模型的智能控制相融合的思路對大滯后時變系統(tǒng)的研究具有一定的理論意義和工程實用價值。zsrider.com
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