吹瓶机加热炉温度控制的建模与仿真

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仿真训练装置及其管式加热炉DCS控制的应用与研究的开题报告

仿真训练装置及其管式加热炉DCS控制的应用与研究的开题报告一、选题依据随着现代制造业对技能要求的不断提高，仿真训练技术成为提高技能的重要手段之一。

仿真训练能够以低成本、低风险的方式进行大量重复性训练，提高操作员的技能和反应速度。

管式加热炉是化工、轻工等行业中常见的热处理设备之一，对操作技能和安全意识要求较高。

因此，将仿真训练技术和管式加热炉DCS控制技术相结合，建立仿真训练装置，对操作员进行培训和技能提升，是当前亟待解决的问题。

二、选题意义1.提高操作员技能水平仿真训练技术能够根据实际情况设计各种操作场景，以供操作员进行大量的仿真操作，能够大大提高操作员的操作技能水平。

2.降低培训成本传统的管式加热炉培训通常需要现场实地操作，成本高、风险大。

采用仿真训练技术，则能够只需在仿真训练装置上进行反复的操作，成本和风险都大大降低。

3.提高安全保障能力操作员通过仿真训练，能够了解管式加热炉设备的运行规律和安全要求，掌握安全意识和应急处理技能，提高安全意识和安全保障能力。

三、研究内容1.设计仿真训练装置设计一台具有管式加热炉所有特点的仿真训练装置，包括热处理区、传送带、加热系统、温度控制系统、温度检测系统等。

2.开发仿真训练软件开发利用虚拟化技术的仿真训练软件，实现人机交互、场景设计、参数调整等功能，提供操作员和管理员双重权限控制，使得培训运营更加科学，规范，有效。

3.研究管式加热炉DCS控制原理研究分布式控制系统（DCS）的结构、功能、原理及其在管式加热炉中的应用，为设计控制系统提供理论支持。

4.设计管式加热炉DCS控制系统设计灵活、可靠、高效的管式加热炉DCS控制系统，实现对加热炉温度、压力、流量等参数的实时监测和控制，提高炉内温度的均匀性和稳定性。

四、研究方法本研究采用以下方法：1.文献综述法对管式加热炉和仿真训练技术及DCS控制技术方面的相关文献进行综述，了解相关技术发展现状和研究方向，为研究提供理论基础。

加热炉仿真

下图为在Matlab中通过编写S函数的形式,建立钢坯二维状态空间预报模型,编写的程序以M文件的形式存储,可供其他程序调用。该模型用于在工艺流程画面中显示的钢坯温度信息、炉温优化设定值的求取等。
图5.4钢坯温度预报模型程序
Billet’s tWO dimension temperature model program
34.Astrom K J.Hagglund T The Future of PID Contr01 2001(09)
35.Musavi M T.Domnisorn C.Smith G A neuro-fuzzy system for prediction of pulp digester Knumber 1999
线性模型是用来描述线性过程的,满足叠加原理和均匀性。非线性模型是用来描述非线性过程的,它们一般不满足叠加原理。如果模型经过适当的数学变化可以将本来是非线性的模型转变成线性模型,那么原模型称为本质线性模型,否则称为本质非线性模型。
动态模型是用来描述过程处于过渡过程时的各状态变量之间的关系的模型,它们一一般都是时间的函数。静态模型则是动态模型处于稳态时的表现,或者说静态模型是用来
30.H Amano.N Okubo.H Nishikama Development of O2 Control of Furnaces in the Iron and Steel Industry
31.A Kusters MIMO system identification of a slab reheating furnace 1994
23.刘志俭MATLAB应用程序接口用户指南 2001
24.H Imanari.M Tsugeno.M Hioka New process control system in hot strip mill of North Star BHP Steel 1999(08)

基于PID的炉温控制系统设计与仿真

基于PID的炉温控制系统设计与仿真电气工程与自动化学院控制基础课程实践报告（控制基础课程实践）题目：基于PID的炉温控制系统设计与仿真专业班级：自动化101班学号：20101757学生姓名：艾文鹏指导老师：杨国亮老师摘要PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。

PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

PID控制器具有结构简单、容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点，是迄今为止最稳定的控制方法。

它所涉及的参数物理意义明确，理论分析体系完整，并为工程界所熟悉，因而在工业过程控制中得到了广泛应用。

从实际需要出发，一种好的PID控制器参数整定方法，不仅可以减少操作人员的负担，还可以使系统处于最佳运行状态。

因此，对PID控制器参数整定法的研究具有重要的实际意义。

本文介绍了PID控制技术的发展历史和研究进展。

分析了传统的模拟和数字PID控制算法，并对传统的PID控制算法进行微分项和积分项的改进，学习了几种比较普遍运用的方法，如不完全微分PID控制算法、微分先行PID控制算法等。

利用MATLAB环境中图形界面的设计技术构建线性系统仿真教学软件，其特点是可通过系统的传递函数模型对时域及频域的响应进行系统分析，并且可以进行PID控制算法，在学习的基础上，微分先行PID控制器，使得系统暂态性能和稳态性能较好，在调节时间、抑制超调量、稳定性都要好。

关键词：PID控制；图形界面；鲁棒性；控制算法；微分先行第一章绪论1.1 课题背景及意义然而近年来随着热处理工艺广泛应用于加工过程,热处理中温度的控制精度和控制规律的优劣直接影响到热处理工艺的好坏。

电阻炉是热处理工艺中应用最多的加热设备,研究电阻炉温度控制方法具有重要意义。

工业生产中广泛应用工业炉，如在冶金、化工等工矿企业以及宾馆、学校、商场等公共场所。

当前，电阻炉温度控制的主要问题是：由于电阻炉是一个特性参数随炉温变化而变化的被控对象，炉温控制具有单向性、大惯性、大滞后、时变性的特点。

加热炉内温度场的数学模型及仿真

加热炉内温度场的数学模型及仿真张梅;文于华;蒲海波【摘要】以金属材料蠕变性能的高温持久试验机所使用的加热炉为研究对象,简单介绍了加热炉的结构,建立了加热炉辐射换热数学模型,根据此模型对加热炉温度场的分布进行仿真模拟,仿真模拟结果与实际完全符合,为炉内温度调节控制提供理论依据.【期刊名称】《工业加热》【年(卷),期】2019(048)003【总页数】3页(P35-37)【关键词】加热炉;温度;数学模型【作者】张梅;文于华;蒲海波【作者单位】湖南理工学院物电学院,湖南岳阳414006;湖南理工学院物电学院,湖南岳阳414006;中国石油湖南销售仓储分公司,湖南长沙410005【正文语种】中文【中图分类】TG155.12高温持久实验是将试样在恒温和恒定的拉力作用下，测定金属试样至断裂的持久强度极限并评定其缺口的敏感性[1]。

根据GB2039—2012 的要求均温区不小于试件长度的1.5 倍，为实现均温区，通常采用上下两段热电偶测量炉内温度，两点温度偏差符合标准要求即认为是两点间形成均温区[2]。

由于两段式加热炉小而短，有两段独立控制的电炉丝，两段热电丝所形成的均温区之间存在一定程度的耦合，炉体内部容易产生热量对流干扰（见图1）。

图1 持久试验机及加热炉1 辐射换热模型的建立由于加热炉一般采用管式加热炉，其最主要热损失是加热炉筒体表面散热及加热炉端塞散热。

加热炉表面可以说是完全封闭的，其散热对于均温区的影响小于端塞散热，端塞处于不完全封闭状态，由于端塞的热损失的影响导致均温区出现波动。

通常为获得实验所需的均温区，采用将加热炉筒体加长，端塞处加厚，或者多缠电热丝等方法，以保证符合实验条件的均温区[3-5]。

1.1 加热炉炉膛内的基本结构两段式加热炉外形为圆筒状，电热丝在筒壁里均匀布置，炉体主要由耐火纤维组成。

试件两端有螺纹连接施力装置，通电后电热丝加热炉体内壁，内壁通过辐射换热加热试件至设定的温度。

加热炉基本结构如图2所示。

温度控制系统的仿真与研究

温度测量和控制都直接和安全生产、保证产品质量、提高生产效率，节约能源等重大经济技术指标相联系，因此温度测控技术在国民经济各个领域中都受到了相当的重视。温度控制技术是一种比较重要的工业技术，不仅应用在化工、医疗、航空、航天等高科技领域，还应用在一般的日常生活中。温度控制系统一般指对某一特定空间的温度进行控制调节，使其达到并满工艺过程的要求。因此，温度控制系统课题的研究成为必要。PID控制是最早发展起来的经典控制策略,是用于过程控制最有效的策略之一。由于其原理简单、技术成，在实际应用中较易于整定,在工业控制中得到了广泛的应用。它最大的优点是不需了解被控对象精确的数学模型,只需在线根据系统误差及误差的变化率等简单参数,经过经验进行调节器参数在线整定,即可取得满意的结具有很大的适应性和灵活性。
在系统分析、设计和整定中，单回路系统设计是最基本的方法，适用于其他各类复杂控制系统的分析、设计、整定和投运。通常在选择控制方案时，通常在选择控制方案时，只有在简单控制系统不能满足生产过程控制的要求时，控制系统不能满足生产过程控制的要求时，才考虑采用两个回路以上组成的复杂控制系统。单回路控制系统适用于被控对象滞后时间较小，负载和干扰不大，控制质量要求不很高的场合。
(二)国内外研究现状和发展趋势
温度控制系统在国内从生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比有着较大差距。目前，我国在这方面总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平。国内技术还不十分成熟，形成商品化并在仪表控制参数的自整定方面，国外已有较多的成熟产品。但由于国外技术保密及我国开发工作的滞后，还没有开发出性能可靠的自整定软件。控制参数大多靠人工经验及现场调试确定。国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。日本、美国、德国、瑞典等技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。它们主要具有如下的特点：一是适应于大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制；二是能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制；三

管式加热炉温度控制系统仿真设计

管式加热炉温度控制系统仿真设计摘要：随着科学技术的飞速发展，消费者对民用生产和工业生产对产品的性能有了更新的要求，其中，对产品的温度控制的要求也越来越高，所以研究设计管式加热炉的温度控制器具有很大的现实意义和使用价值。

本文是基于PID 控制算法的管式加热炉智能温度控制器为研究对象，首先阐述本文的研究背景和温度自动控制器的需求，然后对分析了传统控制方法的弊端，对模糊控制方法进行了介绍。

随后利用模糊PID计算方法计算对系统功能的实现情况，并从硬件和软件两个方面进行系统运行调试，得出较好的结果。

关键词：温度控制器；SSR 固态继电器；STM32 单片机ABSTRACT：With the rapid development of science and technology, consumer and industrial production to civilian production requirements for product update performance, which, on product temperature control requirements have become more sophisticated, so designing resistance furnace temperature controller is of great practical significance and usefulness. This article is a resistance furnace temperature controller based on PID control algorithm for the study, first of all explains the background of this study and temperature control needs, then design the overall system-wide programme, including in particular the hardware system design, system design and software design of the control circuit of temperature. Then take advantage of fuzzy PID calculation system of implementation, and run from the two systems in terms of hardware and software debugging, produce better results and conclusion full text.KEY WORDS：Temperature controller; SSR-solid state relays; STM32 microcontroller目录1 引言 (1)2.管式加热炉温度系统 (1)2.1管式加热炉的一般结构 (2)2.2管式加热炉传热方式 (4)3 管式加热炉温度系统的模糊控制 (6)3.1 常规控制方法的局限性 (6)3.2 智能控制思想 (6)3.3 管式加热炉温度系统的智能模糊控制 (7)3.3.1 模糊控制概述 (7)3.3.2 模糊控制原理 (8)3.3.3 模糊控制器结构 (8)2.2.4 建立模糊规则表 (11)4.控制系统仿真 (13)4.1 PID原理 (13)4.2 PID参数的选择 (14)4.3 Smith模糊PID控制算法 (16)4.4 模糊PID控制器的设计及仿真结果 (16)结论 (20)参考文献 (22)1 引言随着现代科技的快速发展，科学技术的应用，大大改善了人类的生产、生活方式。

电加热炉温度控制系统性能的MATLAB仿真

电加热炉温度控制系统性能的MATLAB仿真————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：电加热炉温度控制系统性能的 MATLAB仿真系别：机电与自动化学院专业班：姓名：学号：指导教师：2013年月日电加热炉温度控制系统性能的MATLAB仿真MATLAB simulation the performance of the control system of heating furnace temperature摘要近年来随着工业的发展，电加热炉在工业控制中的应用越来越广泛。

温度是电加热炉控制系统的一个主要参数，对温度的控制要求也越来越高。

传统控制算法一般要建立在一定的数学模型之上，模型的精确度对控制效果有直接的影响.然而电加热炉是一种具有非线性、纯滞后、大惯性、时变性和升温单向性的控制对象，很难用数学方法建立精确模型.模糊控制不依赖于模型，但由于它的理论并不完善，算法复杂，控制过程会存在稳态误差。

传统PID控制理论成熟，容易实现，虽然大多数情况下可以满足性能要求,但其性能取决于参数的整定情况，且它的快速性和超调量之间的矛盾关系，使它不能同时满足快速升温和超调量小的要求。

鉴于此，本文将模糊算法和常规PID算法结合起来，在手动经验的基础上建立模糊规则,在线自整定PID的参数，提高控制效果。

本文提出了基于模糊PID的箱式电加热炉控制系统的设计方法。

首先介绍了模糊PID 控制器的设计方法，并用MATLAB仿真比较了常规PID控制算法和模糊PID控制算法的性能,分析了模糊PID在电加热炉温度控制中的可行性.最后在二次开发设计的基于组态软件King View开发的系统中,对模糊PID算法和常规PID算法进行了实时调试，并对实验结果进行了分析.关键词:温度控制；MATLAB；模糊PID；常规PIDAbstractWith the development of industry．electric heating furnace is more and more widely used 。

PET吹瓶机加热功率控制系统设计

ｃｎｏｌｒａｄｔｅｍｏｏｄｒｃｉｎｃｎｒｌｄＳｏｔｌ．ｎｎ — ｉｔ－ｏｔｌＣＲｓｔｋｎａｅｄｉｉｇｃｍｐｎｎ．ｅｓｓｅｉｅｆｃｉｅｔｅｌｅｔｅｌｅｒｒｅｈｅｏｏｅｗａａｅｓｔｒｎｏｏｅｔｈｖＴｈｙｔｍｓｆｅｔｏｒａｉｉａｖｚｈｎ
ＡｂｔａｔＩｈｓｐｐｒｈｒｅｉｎｄｔｅｈａｉｇｓｓｅｏＥＴＢｌｗｏｄｎａｈｎｓｂｓｄｏＰ２２，ｔｅｐｉｃｐｅｓｒｃ：ｎｔｉａｅ，ｅｅｄｓｇｅｈｅｔｙｔｍｆＰｏＭｌｉｇＭｃｉｅａｅｎＬＣ２９ｎｈｒｉｌｓｎｏｈｓｉｇｒｐｗｅｎｏｔｇｈｓｏｅｓｔｎｗｅｅｕｅｆｐａｅｔｇｅｏｒａｄｖｌｅｐａｅｃｍｐｎａｉｒｓｄ，３－ｉｅｅｄｄｐｏｅｓｒＬＣ２９ｓａｏｔｄａｅｃｒｒａｏ２ｂｔｍｂｄｅｒｃｓｏＰ２２ｗａｄｐｅｓｔｏｅｈ
【关键词１ＰＴＥ＠瓶机；功率控制；电压相位补偿；ＬＣ２２Ｐ２９
ＤｅｉｎｏｅｔｎｗｅｏｔｏｙｔｍｏｓｇｆＨａｉｇＰｏｒｃｎｒｌｓｅｆｒＰＥＴｏＭｏｄｉａｈｉｅｓＢｌｗｌｎｇＭｃｎｓ
ＦＮＧＥＸｕ，ＷＡＮＧａｇｚｏｇ，ＺＨＡＮＧｏｇｚｏｇ，ＹＵＡＮｎ－ｏＸｉｎ－ｈｎＹｎ —ｈｎＹａｇｂ

对温控系统进行建模及Matlab仿真

淮海工学院课程设计报告书课程名称：综合课程设计系（院）：电子工程学院学期：2011~2012 第一学期专业班级：电气082班姓名：胡韬学号：030861217对温控系统进行建模及MATLAB仿真1单片机在炉温控制系统中的运用温度是工业对象中一个主要的被控参数，它是一种常见的过程变量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形，结晶以及空气流动等物理和化学过程。

温度控制不好就可能引起生产安全，产品质量和产量等一系列问题。

温度控制是许多设备的重要的构成部分，它的功能是将温度控制在所需要的温度范围内，以利于进行工件的加工与处理。

一直以来，人们采用了各种方法来进行温度控制，都没有取得很好的控制效果。

如今，随着以微机为核心的温度控制技术不断发展，用微机取代常规控制已成必然，因为它确保了生产过程的正常进行，提高了产品的数量与质量，减轻了工人的劳动强度以及节约了能源，并且能够使加热对象的温度按照某种指定规律变化。

实践证明，用于工业生产中的炉温控制的微机控制系统具有高精度、功能强、经济性好的特点，无论在提高产品质量还是产品数量，节约能源，还是改善劳动条件等方面都显示出无比的优越性。

单片机具有集成度高，运算快速快，体积小、运行可靠，价值低廉，因此在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到广泛应用，本文主要介绍单片机在炉温控制中的应用。

本设计以89C51单片机为核心控制器件，以ADC0809作为A/D转换器件，采用闭环直接数字控制算法，通过控制可控硅来控制热电阻，进而控制电炉温度，最终设计了一个满足要求的电阻炉微型计算机温度控制系统。

1、1系统的基本工作原理整个炉温控制系统由两大部分组成。

一部分由计算机和A/D和D/A转换电路组成。

主要完成温度采集，PID运算，产生可控硅的触发脉冲。

另外一部分由传感器信号放大，同步脉冲形成，以及触发脉冲放大等组成。

炉温控制的基本原理是：改变可控硅的导通角即改变电热炉加热丝两端的有效电压，有效电压可在0～140V内变化。

加热炉过程控制数学模型建立及验证

加热炉过程控制数学模型建立及验证加热炉在使用的过程中，由于受到温度的影响较大，很难用数学模型进行表达，这也影响了其升温和降温的过程，文章正是基于这一背景，从加热炉过程控制数学模型建立的基本内容入手，建立了一个可以控制温度的数学模型，并对该数学模型进行研究和温度的实时监测，验证之后的结果与数学模型的数值基本吻合，可以更好的反应加热炉的加热使用过程，有较高的实用价值。

标签：加热炉；过程控制；数学模型；建立及验证加热炉是冶金、机械、科学实验等过程中最常见的加热设备，其基本构成会受到加热炉本身和加热对象的影响。

近年来，各工业生产企业更加注重其加热的效率，尽管各类加热炉的使用能提高能源利用率，也能更好的节约企业成本，加热炉过程控制数学模型就能较好的解决这一问题。

1 加热炉过程控制数学模型建立的基本内容加热炉在工作的过程中，主要起到对能源的燃烧和热量的交换，对于能源燃烧来说，最佳燃烧域为？滋=1.02～1.10，这时候的热效率最高，一旦高于这一数值，就会严重影响到能源的利用效率，还会对环境造成更大的污染，而加热炉过程控制模型就能较好的解决这一问题，让燃烧过程达到最佳状态，提高资源的利益效率。

另一方面是热量的交换过程，也就是加热过程中加热部位与炉壁之间的热量交换，在热量交换的过程中控制生产轧制节奏，降低能源消耗，提高材料的利用率使加热炉过程控制数学模型的作用之一。

以上两个部分就是加热炉过程控制数学模型建立的基本内容，能源的最佳利用和温度控制，从最根本上来说，加热炉过程控制数学模型就是对温度的最佳控制，能达到最大的能源利用效率，在文章中涉及到的过程控制数学模型主要为湍流燃烧数学模型、炉内传热数学模型和加热炉热平衡模型。

2 加热炉过程控制数学模型的建立2.1 湍流燃烧数学模型湍流燃烧数学模型是加热炉过程控制数学模型的基本起点，湍流燃烧是一种复杂的变化过程，根据”拉切滑模型”对其作出基本假设：模型类型为简单化学反应系统，湍流燃烧过程是空气流动作用下热量的传递和转化以及发生化学反应的过程，混合分数方程为：其中ρ为密度，单位是kg/m3；xj是直角坐标系j方向坐标；uj为j方向上的速度，单位m/s；f为混合分数；Γf是组分混合分数扩散系数；Rfu.T是燃烧速率。

电加热炉温度控制策略与仿真

电加热炉温度控制策略与仿真[摘要]电加热炉作为一类具有非线性和大滞后性的工业加热设备，其应用极为广泛，尤其随着社会的飞速发展，煤矿资源的减少以及环境因素的制约，工业电加热炉由于污染小，加上电网的普及，它越来越受到客户青睐，所以研究电加热炉的控制策略显得相当重要。

由于传统的PID控制在时滞系统中的应用有一定局限性，而且快速行与稳定性本身就存在一定矛盾，对于大时滞系统，常规PID控制在参数选取上往往显得非常困难。

所以，可以考虑模糊控制方法来对PID 控制器的参数进行实时修改，它无须建立被控对象的数学模型，对被控对象的时滞、非线性、时变性具有一定的适应能力，尤其是神经网络能从数据样本中直接自动推导出规则，而不必利用领域知识。

由于模糊控制方法参数不易确定，本文采用BP神经网络调整PID参数，利用神经网络所具有的自学习、自适应、容错性和并行性相结合，进一步完善了PID控制的自适应性能。

最后通过仿真结果表明，它能发挥模糊控制鲁棒性能、动态响应好，上升时间快，超调小的特点，又具有PID控制器的动态跟踪品质和稳态精度，取得较好效果。

关键词：PID控制；模糊控制；BP神经网络PID控制；仿真Electric furnace temperature control strategy and simulationAbstract:Electric furnace as a class of nonlinear and large time delay of industrial heating equipment, their using is extremely broad. Especially with the rapid development of society, the limited reduction of coal resource environmental factors, because of pollution-free, coupled with the popularity of grid, the electric furnace is increasingly popular during the clients, So the research of electric heating furnace control strategy is important.As the traditional PID control have some limitations in time-delay system application. Plus the express bank and the stability exist in itself contradictory, for large time-delay system, Conventional PID control parameters it is often very difficult. Therefore, we can consider fuzzy control approach to the parameters of PID controller for real-time modification, it does not establish a mathematical model of the object, the object of time-delay, nonlinear, time-varying with a certain degree of adaptability , especially the neural network directly from data samples derived from the rules automatically, without having to make use of domain knowledge.As the Fuzzy control of the parameters are uncertain, using BP neural network to adjust to PID parameters in this paper , which is self-learning, adaptive, fault tolerant and parallel combined , to further improve the performance of adaptive PID control. Finally, these simulation results show that it can not only play a robust performance of fuzzy control, dynamicresponse, and fast rise time, the characteristics of small overshoot, but also has the dynamic PID controller to track the quality and steady-state accuracy and achieved good results.Key words : PID control; Fuzzy control; BP neural network PID control; simulat ion1 绪论1.1电加热炉简介电加热炉1909年出现使用的，是在电加热炉中放置电加热器，就标志着加热从柴禾转移到电气，即从电能转变为热能。

关于热解炉的温度控制仿真优化研究

中图分类号：ＴＨ１７：ＴＢ４文献标识码：Ｂ
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＰｙｒｏｌｙｓｉｓＦｕｒｎａｃｅ
第３３卷第ｌ１期
文章编号：１００６ — ９３４８（２０１６）１１ — ０２２４ — ０Leabharlann ５计算机
仿
真
２０１６年１１月
关－Ｔ执－，Ｉ＇解炉的温度控制仿真优化研究
许海．杨金堂
提，物料出口温度只能在理论计算基础上进行，忽视了炉体结构的影响，分析效果欠佳，且无法得到炉内温度场和流场分布
情况。提出将物料作为连续流体，利用有限元分析法，依据Ｆｌｕｅｎｔ标准ｋ－ｓ湍流模型与隐式耦合进行炉内温度场和流场的数值仿真分析。得到物料出口温度。热解炉的改造过程采取在中空加热盘内增加相互间呈０。、１５。、３０。夹角筋板群的方案分别进行仿真优化研究，并进行现场效果验证，优化结果较为明显。关键词：热解炉；加热盘；流场速度；温度场；筋板
（武汉科技大学机械自动化学院，湖北武汉４３００８１）
摘要：对热解炉出口温度的控制是整个铅蓄电池中铅提炼流程的关键。由于热解炉炉内结构的改变会引起炉内整个温度分布发生变化，并影响物料出口温度，进而对后续铅提炼造成影响。传统分析模型大多是以物料在炉内呈间歇运动为假设前

加热炉燃烧控制系统设计与仿真_毕业设计(论文)

南通纺织职业技术学院毕业设计(论文) YGW-9300型有机热载体加热炉控制系统课程名称PLC原理及应用系、专业电气自动化加热炉燃烧控制系统设计与仿真摘要冶金工业消耗大量的能源，其中钢坯加热炉就占钢铁工业总能耗的四分之一。

自70年代中期以来，各工业先进国对各种燃烧设备的节能控制进行了广泛、深入的研究，大大降低了能耗。

步进式加热炉不仅是轧线上最重要的设备之一，而且也是耗能大户。

钢坯加热的技术直接影响带钢产品的质量、能源消耗和轧机寿命。

因此步进式加热炉优化设定控制技术的推广对钢铁企业意义重大。

步进式加热炉的生产目的是满足轧制要求的钢坯温度分布，并实现钢坯表面氧化烧损最少和能耗最小。

由于步进式加热炉具有非线性、不确定性等特点，其动态特性很难用数学模型加以描述，因此采用经典的控制方法难以收到理想的控制效果，只能依靠操作人员凭经验控制设定值，当工况发生变化时，往往使工艺指标（如空燃比）实际值偏离目标值范围，造成产品质量下降消耗增加。

针对以上情况，本文通过理论和仿真比较说明使用双交叉限幅控制系统是一种比较好的燃烧控制方法。

关键词：步进式加热炉；空燃比；双交叉限幅；系统仿真目录摘要............................................................................................................................. I I ABSTRACT ................................................................................ 错误！未定义书签。

第一章引言 (1)第二章步进式加热炉 (4)2.1步进式加热炉简介 (4)2.2步进式加热炉工艺过程 (5)2.3加热炉控制技术的发展和现状 (8)第三章燃烧控制系统设计及仿真 (9)3.1 步进式加热炉生产工艺和控制要求 (9)3.2燃烧控制系统及仿真 (10)3.2.1 Simulink简介 (10)3.2.2 仿真模型的建立 (11)3.2.3串级比值控制系统设计及仿真 (12)3.2.4 单交叉限幅燃烧控制系统设计及仿真 (17)3.2.5双交叉限幅控制系统设计及仿真 (22)3.2.6偏置单元和炉膛负压控制系统简介 (29)第四章组态软件MCGS在加热炉控制中的应用 (30)4.1 MCGS简介 (30)4.2 MCGS在加热炉控制中的应用 (32)第五章仪表选型 (34)5.1检测元件的选型 (34)5.1.1温度检测 (34)5.2压力和流量的测量 (36)5.3 变送器的选取 (37)5.3.1温度变送器 (38)5.3.2差压变送器的选取 (39)5.4执行器的选择 (40)结束语 (42)参考文献 (43)致谢 (44)第一章引言工业锅炉广泛应用于炼油、冶金、化工、轻工、造纸、纺织与食品等行业。

加热炉温度控制系统设计与仿真研究精品

内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：加热炉温度控制系统设计与仿真研究学生姓名：潘凯学号：200440503222专业：测控技术与仪器班级：测控04-2班指导教师：闫俊红加热炉温度控制系统设计与仿真研究摘要在钢铁企业中，为了将钢坯加热到轧制所规定的工艺要求，必然地要求对加热炉内的温度进行有效的控制，使之保持在某一特定的范围内。

而温度的维持又要求燃料在炉内稳定地燃烧。

加热炉燃烧过程是受随机因素干扰的，具有大惯性、纯滞后的非线性过程。

本设计针对加热炉燃烧控制系统，主要介绍的控制方案有单回路控制系统、串级比值控制系统、单交叉限幅控制系统、双交叉限幅控制系统，并对每一种控制方案进行了理论分析。

运用MATLAB软件对温度控制系统进行了较为全面的仿真和性能分析。

通过分析比较可以得出结论，双交叉限幅对加热炉温度的控制优于其它的控制方案。

双交叉限幅的炉温控制系统使煤气流量和空气流量相互限制，既防止了燃烧中冒黑烟，也防止了空气过剩，达到控制加热炉温度，提高煤气燃烧率，避免环境污染等目的。

关键词：加热炉；单交叉限幅控制；双交叉限幅控制；MATLAB仿真Temperature Control of Heating Furnace System Design andSimulink StudyAbstractIn the enterprises where producing iron and steel, in order to heat up billet to the technological requirements of rolling, the temperature inside the furnace must be controlled effectively so that it remains in a specific range. Maintaining the temperature needs the stable burning of fuel inside the furnace. Furnace combustion process is a non-linear process which is subject to the random interference, great inertia and the pure time delay.The design for the furnace combustion control system is mainly on the control of a single-loop control programme, the ratio of cascade control system, control system limiting unilateral, bilateral limiting control system, and analyses each of the control programme on theory. Using MATLAB software makes a more comprehensive simulation and performance analysis on the temperature control system. Through analysis and comparison we can conclude that bilateral limiting control system is superior to others in the furnace temperature control. The temperature control system of bilateral limiting control system makes gas flow and air flow restrict on each other, which not only prevent the burning of black smoke, but also prevent the excess air, to reach the purposes of controlling the furnace temperature, enhancing the rate of combustion gas and avoiding pollution and others.Key words: furnace; single-limiting control; bilateral-limiting control; MA TLAB Simulation目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 国内现状 (2)1.3 本设计的研究内容 (2)第二章加热炉工艺简介 (3)2.1 加热炉的组成 (3)2.2 加热炉的温度加热方式 (3)2.3 加热炉工艺流程 (3)2.4 加热炉温度控制要求 (5)2.4.1 燃烧系统 (6)2.4.2 炉膛负压 (7)2.5 空燃比 (8)第三章加热炉的温度控制系统 (10)3.1 单闭环控制系统 (11)3.2 炉膛负压控制系统 (12)3.3 串级比值燃烧控制系统 (13)3.4 单交叉限幅燃烧控制系统 (15)3.4.1 单交叉限幅燃烧控制系统工作原理 (15)3.4.2 单交叉限幅燃烧控制系统特点 (17)3.5 双交叉限幅燃烧控制系统 (17)3.5.1 双交叉限幅燃烧控制原理图 (17)3.5.2 双交叉限幅燃烧控制系统的工作原理 (18)3.5.3 双交叉限幅燃烧控制特点 (20)第四章加热炉温度控制系统仿真 (23)4.1 对象模型的建立 (23)4.2 系统各装置数学模型的建立 (24)4.3 仿真软件简介 (26)4.4 加热炉炉温控制系统仿真结果分析 (27)4.4.1 炉温单回路控制仿真 (27)4.4.2 燃料空气串级比值控制仿真 (31)4.4.3 单交叉限幅控制仿真 (34)4.4.4 双交叉限幅控制仿真 (36)4.5 总结 (38)第五章系统的检测变送装置及正反作用 (39)5.1 检测变送 (39)5.1.1 差压式流量计 (39)5.1.2 热电偶 (39)5.2 系统仪表正反作用的确定 (40)参考文献 (41)致谢 (42)第一章绪论1.1 概述加热炉是热轧生产过程的重要热工设备，其能耗占到钢铁工业总能耗的25%。

加热炉温度控制系统仿真设计

加热炉温度控制系统仿真设计
张歆彤
【期刊名称】《现代工业经济和信息化》
【年(卷),期】2018(008)003
【摘要】探讨了加热炉温度控制系统的工作原理,分析了加热炉温度控制系统的总体设计,研究了温度控制系统的具体控制过程.
【总页数】2页(P41-42)
【作者】张歆彤
【作者单位】西北民族大学电气工程学院, 甘肃兰州730124
【正文语种】中文
【中图分类】TK175
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1.电磁热水器温度控制系统仿真设计 [J], 林雄伟;胡大斌
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最新空调温度控制系统的建模与仿真

空调温度控制系统的建模与仿真过程控制工程课程设计课题名称空调温度控制系统的建模与仿真学院专业班级学生姓名学号时间 6 月13日至 6月19日指导教师(签字)2011 年 6 月 19 日目录第一章设计题目及要求 (1)1.1设计背景 (1)1.2设计任务 (2)1.3主要参数 (2)1.3.1恒温室： (2)1.3.2热水加热器ⅠSR、ⅡSR： (2)1.3.3电动调节阀： (2)1.3.4温度测量环节： (2)1.3.5调节器： (3)第二章空调温度控制系统的数学模型 (3)2.1恒温室的微分方程 (3)2.1.1微分方程的列写 (3)2.1.2 增量微分方程式的列写 (5)2.2 热水加热器对象的微分方程 (6)2.3敏感元件及变送器的特性 (7)2.3.1敏感元件的微分方程 (7)2.3.2变送器的特性 (8)2．3．3敏感元件及变送器特性 (8)2.4 执行器的特性 (9)第三章控制系统方案设计 (10)3.1系统分析 (10)3.2单回路控制系统设计 (11)3.2.1单回路控制系统原理 (11)3.2.2单回路系统框图 (11)3.3串级控制系统的设计 (12)3.3.1串级控制系统原理 (12)3.3.2串级控制系统框图 (13)第四章单回路系统调节器参数整定 (14)5.1.1、PI控制仿真 (18)5.1.2 PID控制仿真 (19)5.1.3、PI与PID控制方式比较 (20)第六章设计小结 (20)参考文献 (21)第一章设计题目及要求1.1设计背景设计背景为一个集中式空调系统的冬季温度控制环节，简化系统图如附图所示。

系统由空调房间、送风道、送风机、加热设备及调节阀门等组成。

为了节约能量，利用一部分室内循环风与室外新风混合，二者的比例由空调工艺决定，并假定在整个冬季保持不变。

用两个蒸汽盘管加热器1SR、2SR对混合后的空气进行加热，加热后的空气通过送风机送入空调房间内。

本设计中假设送风量保持不变。