基于C8051F410的负压监控系统设计.pdf

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1、工业控制与应用自动化技术与应用》2010年第29卷第l期ndustryControlandApplications基于C8O51F41O的负压监控系统设计黄运生，王东旭．陈学(中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙410083)摘要：负压的精确控制在烧结生产中有重要意义，针对烧结过程中存在的时滞和大超调问题，设计了一个基于C8051F410单片机的负压在线监控系统。采用带死区的积分分离PI控制算法，并用Smith预估器补偿纯滞后环节。仿真及实际运行结果表明，该系统响应速度快，控制精度高，具有较强实用价值。关键词：烧结过程；负压控制；C8051F

2、410巾图分类号：TP273文献标识码：B文章编号：1003-一724t(2010)01—0019～04DesignofNegativePressureMonitoringandControlSystemBasedonC8051F410HUANGYun—sheng，WANGDong-xu，CHENXue(SchoolofInformationScience&EngineringofCentralSoutIlUniversity，ChangSha410083China)Abstract：Precisecontrolofnegativepress

3、ureisofgreatsignificanceintheagglomerativeproduction．Aimingattime—delayandlargeovercontrolproblem，thepaperdesignsapressureonlinemonitoringandcontrolsystembasedonC8051F410MicroControllerUnit．ThesystemadoptsintegralseparatePIcontrolwithdeadzone，aswellastheSmithpredictorwhichi

4、susedfordelaycompensation．Simulationandactualoperatingresultsshowthatthesystemhasfastresponse，highprecision．Ithasastrongpracticalvalue．Keywords：agglomerativeprocess；negativepressurecontrol；C8051F4101引言2烧结工艺介绍本课题来自某烧结实验装置的负压控制系统。众所周知，抽风负压是影响烧结矿质量的重要因素之一，在烧结的三个阶段(点火，烧结，冷却)对抽风

5、负压的大小要求不同，且在各阶段均需保持恒压。能否保持恒定的负压是影响烧结矿质量的关键。而目前很多类似实验设备仍采用手动调节的方式，不仅调节时间长，波动大，直接影响了烧结矿质量和实验参数的可信度。加上现场有多种影响负压的因素：如风管漏风、原混合料的透气性、烧结过程中料层透气性的波动、电网电压波动引起的风机输出功率的变化等，也增加了调节的难度。针对以上问题，本文设计了基于单片机的负压监控系统，采用带死区的积分分离PI控制，和Smith预估器，补偿了系统调节的滞后时间，实现对负压的精确控制。图1烧结实验装置简图收稿日期：2007—03—16烧结实验

6、装置主要设备连接简图如图l所示。烧结动化技术与应用》2010年第29卷第1期工业控制与应用ndustrvControIandApplications前向烧结杯内填装混合料，填满后按比例向点火罩内通使系统有较快的响应；当偏差较小时，采用PI控制，以保液化气和空气，并同时按下高压点火器点火(点火罩初始证系统的控制精度。位置处于烧结杯一侧)。当点火罩温度升到点火温度后，改进后的PI控制原理框图如图2所示。启动抽风风机和负压调节器，并点火罩移至烧结杯正上方，开始对混合料加热，此时的负压需保持在5kPa。当点火时间到后，点火罩恢复至初始位置，混合料利用

7、余图2改进后的Pl控制原理框图热和自燃产生的热量向下烧结，此时的负压要求保持在10kPa。待烧结终点出现，负压降至2kPa，冷却2分钟后图2中，．(f)为实际负压给定，el()为负压偏差，烧结完成。e2()为经过Smith预估器补偿后的负压偏差，u(k)为控由于采用旁路放空的方式来改变主风管的流量，进制器的输出量用来控制调节阀开度，()为Smith预而改变真空室负压，所以在对调节阀进行控制时应遵循估器的输出，y()为当前负压实际值。一定的规则：负压偏大时，需减少主风管流量，应增大调Smith预估器的控制算式【】如下所示：节阀开度以增加旁路流量

8、；负压偏小时，则应减小调节)(七)=ay,(k-1)+b[u(k一1)一u(k—N—1)J(1)阀开度。式中：口：P一，b：K(1一e一一T／)，T为采样时，间，为