基于自适应模糊PID的水泥窑分解炉温控系统研究.pdf

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1、姜克盛，等：基于自适应模糊PID的水泥窑分解炉温控系统研究中图分类号：TQl72文献标识码：B文章编号：1l'07—0389(2011)05—52—05基于自适应模糊PlD的水泥窑分解炉温控系统研究姜克盛，王群京，张倩(安徽大学电气工程与自动化学院．安徽合肥230039)摘要：对非线性大滞后等特殊的系统，存在常规PID控制器控制效果不甚理想的问题，为此针对水泥窑分解炉温度控制系统，提出一种参数自适应模糊PID控制策略，并进行了仿真研究。结果表明：该控制系统响应速度快，调节时间短，控制精度高，控制效果优于传统的PID控制

2、器。关键词：模糊PID控制；分解炉；温度控制；参数整定；仿真ResearchontheTemperatureControlSystemofDecomposingFurnaceinCementKiInBasedonAdaptiVeFuzzy—PIDCon·trollerJiangKesheng．WangQunjing，ZhangQian(CollegeofElectricalEngjneeringandAutoma“on，AnhuiUniVersity，230039．China)Abstract：Theef结ctofge

3、neralPlDcontrollerforn‘’nlinearandlargedelaysystemisnotpe—'ect．AcontmlstrategyusingparameteradaptivefuzzyPIDcontmllerforthetemperalurecontmlofdecompositionfumaceincementkilnwaspmposedinthispaper．Thesimu-lationresultsshowthatthecontrolsystemhasfasIerresponsespeed

4、．1essmodulationtimeandhi曲ercontroIaccura(’y．TheconIr(’lPf-f套ctisbeUtrthantheconventionalPIDcontl．01ler．Keywords：Fuzzy—PIDconfml；Decomposingfumacefremperaturecontr()l；Parameterstuning：Simulation0背景新型干法水泥生产工艺采用以五级旋风筒预热和回转窑窑外分解为核心的技术，其中回转窑煅烧工艺包括窑外预热和分解、回转窑煅烧、熟料冷却和废

5、气处理。在煅烧系统中，为保持最佳的热工制度和热力分布，需要密切注意各项工艺的热工参数，其中分解炉的出口气体温度是一个重要参数，一般要求控制在850～900℃范围内。温度过高可能引起炉内物料过热而“结皮”；过低说明分解炉燃料过少，且难以达到要求的入窑分解率，无法实现高产、节能生产。因此，分解炉出口气体温度的控制成为水泥生产的关键环节。根据对生产工艺和现场采样数据的分析以及操作人员经验的总结，可以发现：若增加煤粉流量阀门开度即增加喂煤量，则分解炉温度升高；若增加生料流量阀门开度，则分解炉温度升高。但增大到一定程度后，由于物

6、料未能充分反应，温度反而下降；若三次风量偏大，易造成窑内通风不良，增加系统电耗，偏小又达不到充分换热的目的，且容易导致窜料等现象，影响炉内煤粉的燃烧和物料的分解。所以分解炉出口气体温度受通风、煤粉、生料三者变化的共同影响，但在正常运行情况下，人窑生料流量和通风量郁比较稳定，此时由喂煤系统阀门开度决定的煤一52一粉供给量的变化对温度的影响最大。它们之间存在耦合关系，相互作用电不足线性的⋯。水泥生产过程是一个理化反应过程，具有大惯性、纯滞后、强耦合、非线性等特点，系统工况复杂多变，难以得到精确的数学模型。因此采用传统的控制

7、策略难以获得满意的控制效果，许多厂家还足借鉴现场操作人员的工作经验，通过中控窀人工调节以求得到满意的控制效果。现代控制理论的发展，尤其是智能控制理论的产生，为水泥工业的生产过程控制提供j’良好的发展前景。而采用传统的PlD控制虽然稳态响应特性较好，但难以得到较好的动态响应特性，抗于扰能力也差。模糊控制技术发展，使它成为当前水泥工业控制领域的一个研究热点，它的优点是能够得到较好的动态响应特性，并且无需知道被控对象的数学模型，适应性强，鲁棒性好。但模糊控制容易受模糊规则有限等级的限制而引起误差，静态性能也不甚理想。针对淮南

8、某水泥厂水泥窑分解炉的生产现状，为进一步提高水泥窑分解炉温度控制系统的稳态精度，缩短调节时间，采用将模糊控制和常规PID控制相结合的Fuzzv—PID控制系统来控制分解炉出口气体温度，它能使系统实现较高的控制准确度和较强的自适应性、鲁俸性；同时在很大程度上提高系统的水浓工疆型塾姜克盛，等：基于自适应模糊PID的水泥窑分解炉温控系统