电石炉多步预测自校正控制系统的研究与设计

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1、硕士论文电石炉多步预测自校正控制系统的研究与设计摘要电石是一种常见的化工原料，在工业生产中有着广泛的用途。在电石炉生产中，如何调节三相电极升降得以控制电石炉反应温度是电石炉控制系统的难点和重点。由于其被控对象具有多变量、强耦合、模型参数随温度、炉料配比等因素的影响而时变等特点，传统的PID算法常常达不到理想的控制效果，本文尝试用自适应算法来设计控制系统。本文重点研究电极升降自适应控制系统的设计，主要工作如下：(1)以山西某电石炉项目为课题背景，通过对电石炉的生产工艺流程和设备的研究，选用了以西门子PLC为控制器来设计电石炉控制系统。完成了系统的硬件设备的选型和安装规划。

2、(2)通过对电极升降系统的分析。利用阶跃响应法建立升降液压装置的模型；利用最d,--乘法建立了电极位置．电流动态模型。这两个模型构成了电极升降系统的数学模型。(3)以PID算法和基于PID结构的间接自校正算法为控制策略，对所建立电极位置一电流动态模型进行仿真试验。仿真结果表明PID算法控制响应速度慢，抗干扰性能差；间接自校正算法控制超调量过大，均达不到控制指标。因此本文研究利用自适应算法中的多步预测自校正算法来控制电极升降，通过仿真试验，证明可以达到控制指标。(4)以PLC为下位机，WinCC为上位机监控软件，多步预测自校正算法为控制策略设计了电极升降控制系统。完成了该

3、控制系统PLC的程序设计、WinCC的画面设计和上位机与下位机的通讯设置。并且针对WinCC科学运算能力差的弱点，提出了利用DDE技术连接WinCC和MATLAB来设计在线参数估计器的方案。关键词：电石炉，PLC，WinCC，电极升降系统，系统建模，自适应控制算法硕士论文AbstractCalciumCarbideisextensivelyusedinindustryproduction髂chemistrymaterial．InconventionalCalciumCarbideproductionprocess，adjustingthreephaseelectrode

4、liftisthekeyprobleminCalciumCarbidefurnacecontrolsystem．Forthethreephaseelectrodelifthassomecharactersasmultivariatevariable，strongcoupling，non-linearandSOon．，PIDcontrolleroftendoesn’thavegoodcontroleffectinthissystem．SothecontrollerbasedonAdaptivecontrolalgorithmwereresearchedtobeusedin

5、threephaseelectrodeliftcontrolsystem．Themainworkofthisthesisislistasfollows：I．Tobeginwith，theprincipleandflowoftheCalciumCarbidefurnaceproductionwereintroduced．Furthermore，thehardwareandthesoftwareofsystemwereselected．TheSiemensPLCwasselectedassubordinatecomputerandWinCCwasselectedasmoni

6、toringsoftwareinthissystem．2．Themodelofthreephaseelectrodeliftwasbuilt．Thismodelhastwoparts．OneisLifthydraulicunitmodelwhichWasbuilt、ⅣithStepResponsemethod．Theotheriselectrodelocation-electriccurrentmodelwhichWasbuiltwithLeastSquaremethod．3．TheMulti—stepPredictiveSelf-tuningcontrolalgori

7、thmwasresearchedinthreephaseelectrodeliftcontrolsystem．ThroughthesimulationinMATLAB，Multi-stepPredictiveSelf-tuningcontrolalgorithmwereprovedtohavebettercontroleffectthanthePIDalgorithmandthePIDalgorithmbasedonthestructureofindirectself-tuninghadinelectrodelocation-electr