基于模糊控制的双交叉限幅在加热炉温度控制中的应用.pdf

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1、UniversityofScienceandTechnologyLiaoningTHESISFORMASTER'SDEGREE~~'lfNJf2tiJ~n3l~~~~~~ttnoTettf:B~Jl~trJ~~mzmf1:~:*~m~*iVm:'*~~---Tilt¥fitt~~:rttiJ#~!3I@f;fflSM:2015~3J318B分类号TP29密级公开UDC单位代码10146学号122081100162硕士学位论文基于模糊控制的双交叉限幅在加热炉温度控制中的应用研究生姓名：李玲指导教师：陈雪波教授工作单位：辽宁科技大学指导教师：于政军教授工作单位：鞍钢设计院论文提交

2、日期：2015.3.11答辩日期：2015.3.18学位授予日期：授予单位：论文评阅人：陈雪波教授工作单位：论文评阅人：教授工作单位：答辩委员会主席：任光教授工作单位：大连海事大学TemperatureControlofApplicationHeatingFurnaceBasedontheFuzzyControlDouble-CrossingClippingbyLiLing(MajoringinControlScienceandEngineering)Supervisor:Prof.ChenXueboProf.YuZhengjunMarch18,2015*A.P'lSAm¥5

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4、RtrsM:]otj~3J3!S'B中文摘要中文摘要加热炉是一个典型的、复杂的工业被控对象，它具有多变量、时变、非线性、大惯性和纯滞后等特点，但是炉温分布难以测量、外界扰动因素多，很难对其进行准确建模和控制。随着工艺要求的提高，传统控制方法的控制有待提高，同时也达不到社会节能环保的要求。本文以承钢热轧卷板厂3#加热炉为研究对象，针对加热炉温度控制时出现的超调量大、稳定性差及空燃比很难控制等问题，结合模糊控制和PID控制、双交叉限幅控制的特点，提出了一种基于模糊控制的双交叉限幅控制的方法。考虑到煤气调节和空气调节都是流量调节，若调节器对给定值的变化有着微分作用，温度调节器的输出

5、一旦发生微量波动，调节阀控制幅度的稳定型将会下降，对炉温的控制产生不必要的负面影响。因此，煤气和空气调节器一般不引入微分作用，采用模糊PI控制。利用MATLAB软件，分别搭建主、副控制器的模型，运用模糊控制方法，针对模型中控制器的参数进行整定，将得到的最优参数应用于双交叉限幅控制中。仿真结果表明，基于模糊控制的双交叉限幅控制的方法可有效减小炉温控制系统的超调量，将空燃比控制在一个合理的范围内。同时，提高了系统的自适应能力，较传统的控制方法有更突出的控制效果。除此之外，将此方法运用到承钢热轧卷板厂3#加热炉中，结果表明加热炉的温度控制达到了预期的效果，有很好的发展前景。在实际应

6、用中，控制系统采用了西门子的S7-400PLC，监控软件采用WinCC组态软件，实现了加热炉温度的自动控制，保证了生产的安全性和稳定性。关键词：加热炉；模糊控制；PID控制；双交叉限幅控制IIABSTRACTABSTRACTABSTRACT:Furnaceisatypicalindustrialcomplexobject.Itisnotabletohavecharacteristicsofamulti-variable,time-varying,nonlinear,strongcoupling,andinertialpuredelay.Becausethetemperatur

7、eoffurnaceisdifficulttomeasureandtherearemanyexternaldisturbancefactors,itisdifficulttoaccuratelymodelingandcontrol.Withtheincreasingrequirementsoftheprocess,thetraditionalcontrolmethodshavebeenunabletomeetthecurrentneedsoftheenergy-savingenvironmentprot