轧钢加热炉汽包水位自适应模糊控制设计及应用_tr

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模糊控制技术在加热炉系统中的应用

模糊控制技术在加热炉系统中的应用

模糊控制技术在加热炉系统中的应用作者:李海滨李朝阳王毅于骏来源:《硅谷》2011年第05期摘要:加热炉控制系统的优劣直接影响到轧制钢坯的温度从而影响到成材钢的质量,模糊控制技术是一种新的通过对燃烧气体流量分析和控制来辅助脉冲式烧嘴的技术,该技术主要是通过在本地主管道中采集煤气的热值、空燃比和各个烧嘴的空气、煤气烧嘴的气体流量数据。

通过模糊控制调节、加热需求模糊控制的重新计算,得出合适的脉冲烧嘴打开时间。

在国内现有加热系统中已经取得良好的经济和社会效益。

关键词:加热模式;模糊控制;脉冲PID调节中图分类号:TM92 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2011)0310122-01在民营或合资企业中,当以唐山国丰,迁西津西、山西海鑫、天津荣程、山东日照及发展较快的建龙系等为代表。

这些钢铁企业的轧钢厂都是烧高炉煤气的蓄热式加热炉。

南钢中板、武钢大型采用的是混合煤气只预热空气的蓄热式加热炉。

目前高档工业产品对炉内温度场的均匀性要求较高,对燃烧气氛的稳定可控性要求较高,使用传统的连续燃烧控制无法实现。

随着宽断面、大容量的工业炉的出现,必须采用脉冲燃烧控制技术才能控制炉内温度场的均匀性,由于燃料流量是通过压力调整预先设定,烧嘴一旦工作,就处于满负荷状态,可以保证烧嘴燃烧时的燃气出口速度不变。

1 技术方法模糊控制主要是采集本地煤气的热值、空燃比,各烧嘴的空气煤气流量等数据。

通过模糊控制调节、加热需求模糊控制、加热及待轧保温策略等模型的重新计算,得出合适的烧嘴打开时间。

优化后适应了煤气热值及压力的大范围波动干扰的情况,维持合理空燃比例,提高了燃烧的效率,降低煤耗,减少了烟气带走的热量损失。

1.1 温度的自动控制。

燃烧的控制是通过对燃烧时间的控制而不是对空气和煤气的流量调节来实现的。

燃烧是顺序控制,对每一个烧嘴是单独控制的。

燃烧各区的温度是通过热电偶检测:每对上部烧嘴的炉顶中部热电偶和每对下部烧嘴的炉顶底中部热电偶。

模糊控制在加热炉中的应用

模糊控制在加热炉中的应用

( tma o e at n , awuSel o p, awuS a d n 2 10 , ia Auo t nD p rme tL i te u L i h n o g,7 1 4 Chn ) i Gr
【 s atF raepo n o s fh ytm drcya et teqai f te,uz ot leh ooyi anw cm ut ngs o ruh Abt c]unc rsadcn ess i t f csh u lyo elfzycnr c nlg s e o b so a w t og r ot e el f t s ot i l f h
tea ay i n o to oc mpe n h us une c n lg , ih i il nc ag fRo db o a olcin o a ao fcv le ar h n lssa d c nrlt o lme tt ep leb r rt h oo y whc smanyi h reo a y alc lc leto fg sc lr au . i_ e i i
The Ap i a i n o z y Co t o n H e tn r a e plc to fFu z n r l a i g Fu n c i
WANG Ni g g o W A G — a W AN J- o g Ⅱ ~u N Ye to G i h n
21 00年
第 F R T O CE C E H O O YI O MA I N N
O,  ̄电子O t Mi-
科技信息
模糊控制在加热炉中的应用
王 宁国 王业涛 王继红 ( 芜钢铁 集 团有 限公 司 自动化 部 山东 莱 芜 莱
【 摘
2 10 ) 7 1 4

基于模糊PID控制的锅炉汽包水位控制系统的研究

基于模糊PID控制的锅炉汽包水位控制系统的研究

摘要本文首先分析了影响汽包水位的各种干扰因素,并对汽包水位的动、静态特性进行分析。

介绍了传统的PID控制方式,由于锅炉汽包水位控制系统的调节器的输入端常加有三个不确定的输入量,极易引起水位控制偏差。

所以本文提出了两种消除水位偏差的方法:辅助信号自消方法和辅助信号对消方法。

采用辅助信号蒸汽流量和给水流量对消方法消除水位偏差,根据锅炉汽包水位控制实际要求,采用模糊PID控制,用MATLAB中的SIMULINK仿真工具箱设计了二输入单输出模糊控制器对锅炉汽包水位进行在给定值下仿真。

并用常规PID和模糊PIDF方法去控制汽包液位,对比两种控制策略下的防真图像,仿真图像表明后者的抗干扰能力和鲁棒性更好,可以保证水位的稳定,并且能有效解决用常规PID无法解决的“虚假液位”问题。

最后简单介绍几种由汽包水位测量方法及测量误差带来影响、及消除方法,通过现场实例解决了汽包水位测量不准的问题,减少了由于水位测量误差给汽包水位带来的不利影响。

关键词:汽包水位、虚假液位、PID控制、模糊PID控制、水位测量误差AbstractThis article first analyzes the impact of the drum water level of the various interfering factors,and drum water level of the dynamic and static analysis features.Introduced the traditional PID control,due to the boiler drum water level control system input regulator has three regular increase of the input uncertainty is very easy to control the deviation caused by the water level.Therefore,this paper two methods to eliminate the water level deviation: auxiliary signal from the elimination method and auxiliary signal cancellation method. The use of auxiliary steam flow signal and water flow rate on the elimination method to eliminate the water level deviation of the boiler drum water level control in accordance with practical requirements, the use of fuzzy PID control, the use of MATLAB simulation toolbox SIMULINK design two-input single-output fuzzy controller on the boiler drum the waterlevel to the next value in a given simulation. Using conventional PID and fuzzy control approach to PIDF drum level,compared to two control strategies of anti-real images,simulation images show that the latter's anti-interference ability and robustness better, can guarantee the stability of the water level, and can effectively solution can not be resolved with conventional PID "false level" problem.Finally, a brief introduction by the drum water level of several measurement methods and about the impact of measurement error, and the elimination method, through on-site example of the drum water level measurement solution to the problem of not allowed to reduce measurement error due to the water level to the negative drum water level impact.Key words: Drum water level、PID control、fuzzy PID control,、water level measurement error第一章绪论1.1 课题背景与意义目前,我国现有工业锅炉几十万台,各种工业炉窑十万余台。

基于自适应模糊控制策略的加热炉燃烧优化模型

基于自适应模糊控制策略的加热炉燃烧优化模型

基于自适应模糊控制策略的加热炉燃烧优化模型崔桂梅;张鹏飞【摘要】According to the complexity of the heating furnace combustion system and parameter uncertainties and nonlinear, and a steel company reheat furnace control process has some problems* this paper based on the analysis of furnace temperature change respectively, gas calorific value and gas flow relationship, and gas flow, the flue gas calorific value, oxygen levels and air ?fuel ratio on the basis of the relationship, established the reheating furnace combustion optimizing model, proposed a strategy based on adaptive fuzzy control method. Simulation results show that the application of the model to realize the optimization of the combustion process control, improved the performance of the heating.%针对加热炉燃烧系统的复杂性、参数不确定性和非线性,以及某钢铁公司加热炉燃烧控制过程存在的问题,本文在分别分析炉温变化、煤气热值与煤气流量关系,以及煤气流量、煤气热值、烟道含氧量与空燃比关系的基础上,建立了加热炉燃烧优化模型,提出了基于自适应模糊控制策略的的方法;仿真结果表明,该模型的应用实现了燃烧过程的优化控制,提高了对炉温控制的性能.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2012(020)010【总页数】4页(P2669-2672)【关键词】加热炉;燃烧过程;自适应模糊控制;煤气流量【作者】崔桂梅;张鹏飞【作者单位】内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学信息工程学院,内蒙古包头014010【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言加热炉是轧钢行业中最重要的设备之一,其控制目标是在满足轧机开轧所要求的钢坯温度分布的前提下,实现最小的钢坯表面烧损和能耗的经济指标(优化的目标)。

加热炉模糊控制的开发与应用

加热炉模糊控制的开发与应用
P F zy P 复合控制 。 — uz— I
ps i } oiv 。 te
2输 出变 量 的定 义 。模 糊 控 制器 输 出控 制 的 )
是 加热 炉煤气 调节 阀 的开度 , 根据其 等百 分 比的特
性, 设定其控制 范围为 0 %~10 0%。 调 节 阀 的 阀 位 开 度 t k 基 本 论 域 [% , v(); O
2 控制策 略与 功能
21 基本模糊 控制器 的设 计 .
加热 炉炉 膛温度 控制 分为 3 , 段 即加热 1 、 段 加 热 2 和 均热 段 , 3 段 这 段控 制 策 略基本 一 致 。现 以
加热 1 段为例设 计基本模 糊控制 器 。所设 计 的基本 模糊 控制器为两输 入单输 出的结 构 。
差 的趋 势 , 以为 尽 快消 除误 差 且 又不 超调 , 所 应取 较小 的控制 量 。当误差 为正 时 , 规则 与误差 为负 其
时是对称相反 的 。 上述 选取控 制量 变化 的原 则是 : 当误差 大 或较 大时 , 择 控制 量 以尽 快 消除 误 差为 主 ; 当误 差 选 而 为较小 时 , 择 控制 量 要 注意 防止 超 调 , 选 以系统 的 稳 定性 为 主要 出发 点 。所 采用 的模糊 推 理 方法 为 合成推 理法 。 至此, 一个基本模 糊控制器 已建立完毕 。
实现 的简 易性 和快速 性 , 常采 用二 维模 糊 控制器 通
结构形 式 。而这类 控制器都 是 以系统 误差 和误差
度设 定值 , () PVk 为实 际温度 ; 本论域 :一 05 ] 基 [5 ,0 ;
词集 :vr_o l zr,i ,e _ ih 。 {eyl o eo hg vr hg } w, w, h y 偏 差变化 率 dtk :e( ) e(一 ) e( )基本 e( )dtk = tk 1一 tk ; 论域 :一 0 1 ]词集 :vr eai ,ea v ,eo [ 1 ,0 ; {e n gt e ngt e zr , y v i

加热炉燃烧模糊控制系统的设计与应用

加热炉燃烧模糊控制系统的设计与应用

模糊 变量 的集 合 范 围为 { B N N , O N , M, S Z , P ,M, B} E S P P ; C模 糊 变 量 的集 合 范 围 为
{ B N ,O P ,B 。 N ,S Z ,S P } 据现场所采集 的数据, 发现三段的温度 变化 曲线不完全相 同, 以分别定义 E E 所 ,C
其它两段平稳 , 采样 控制 周期 暂定 为 1s 0。 根 据 温度 的控 制精 度 目标 为 ±1o 均 热 段 0C, E模糊变量 各变量的取值为 : ≤ 一 .  ̄ E 75 C∈
NB; 一7 5C <E≤ 一5C ∈ NM ;一5 .o o ℃ <E≤

炉膛压力控制结构框图见图 1 。为了使炉压
稳 定在 0—1p , 则 上 只调 节 烟 道 闸 板 和 0a原 引风机 开度 , 调节 引风 机开度 时 , 但 要兼顾 考
虑 引风 机 输 出 电流 在 额 定 电 流 3 0 范 围 6A
2 o ∈ NS;一 2 5 5 C . ℃ < E ≤ 2. ℃ ∈ Z ; 5 O
2 5 C <E≤5 C E P .o o S:5 C <E≤7. ℃ ∈P ; o 5 M
的两个 蓄 热室 成组 工 作 , : 即 一侧 送 空气 ( 同
段分别 是 13 2 0±1。 、10±1℃ 、10± 0【 l9 = 0 15 1℃ , 0 预热段暂不作特定要求 , 档位的选择由 毛轧主电机实际电流作为主要依据 , 电流 若 在额定 电流范 围 内 , 则尽 可 能 选 择 较低 温 度 档位 , 因炉膛压力过高而引起炉尾冒火 , 若 则

现较 困难 的缺点 ; 在上述 基础 上将 误差 、 误差
变化率 的模糊量经合成算法 , 推得模糊规则 表; 模糊控制规则 自适应修正 。 加热温度设三档来控制 , 均热段分别是

加热炉燃烧模糊控制系统应用探讨

加热炉燃烧模糊控制系统应用探讨

30工业技术1 前言 在轧钢领域由于生产的需求,需要使用加热炉来进行相关产品的生产,而加热炉在这个领域当中是主要的能耗设备之一,在运用加热炉的过程中,如果不能合理的操作会造成能耗的增加,因此对加热炉的相关合理燃烧进行良好的解决,不仅能对轧钢领域的经济效益进行提高,还能有效降低能源的消耗。

随着技术的不断发展,目前在使用加热炉进行燃烧的过程中会采取模糊控制系统来让燃烧达到合理的程度,从而能对加热炉的加热状态进行控制,解决其大惯性、时变的参数复杂和纯滞后的问题。

模糊控制指的是利用模糊数学的相关基本思想以及对理论进行控制的方法。

工程师会对系统的动态进行简化,从而能对其进行更好的控制。

加热炉作为较为复杂的系统,由于其在运转过程中变量较为复杂,因此对模糊控制系统在加热炉燃烧中的应用进行研究具有重要的意义。

2 模糊控制系统的相关设计原理以及过程2.1 相关的设计原理 在模糊控制的系统中,其基本的原理为对专业的技术人员以及优秀的操作员工在现场的经验进行相关的总结,然后从模糊控制的结构中将误差和误差的相关变化率进行选取,将其作为参照并输入,这样就能对一维模糊控制中的动态性能不足的问题进行解决,同时还能对维数过高时控制规则太过复杂的问题进行避免,对较为困难的缺点进行解决。

在通过上述的步骤处理之后,能够将控制过程中所产生的误差和误差的变化率合成成关于模糊量的算法,从而能得出模糊的规则表,将模糊控制中的相关规则进行自适的修正。

2.2 相关的设计过程 在对加热的温度进行控制的过程中,要对温度分为三档来进行控制,三档均热段分别为(1250±10)℃,(1230±10)℃以及(1210±10)℃;而三个加热的段分别为(1230±10)℃,(1190±10)℃和(1150±10)℃。

在加热炉进行预热的阶段没有特定的要求,而在对档位进行相关的选择时要将毛轧主电机中的实际电流作为主要的依据,如果在加热的过程中,电流的数值超过了规定的电流数值范围,则要对温度的档位进行降低;当加热炉中炉膛的压力过高造成炉尾出现冒火的现象,则要选择比较低温的档位。

模糊控制技术在大型轧钢加热炉中的应用

模糊控制技术在大型轧钢加热炉中的应用

模糊控制技术在大型轧钢加热炉中的应用
国家经贸委节能信息传播中心
【期刊名称】《中国设备工程》
【年(卷),期】2002(000)008
【摘要】@@ 重庆钢铁(集团)公司型钢厂本次项目改造的是与大型材800轧机配套的大型加热炉,加热能力60t/h,年产量30万t,是一座端进端出的连续性大型加热炉.改造前,为PID调节器控制,由于产品工艺参数频繁波动、炉况及调节执行机构工况变化等因素干扰,PID调节器难以满足不同的控制要求,常有过加热和加热速度不当、燃烧不彻底、表面熔化及氧化铁皮多等情况发生.为了维持正常生产,需采用人工辅助控制,造成大量能源及人力的浪费.
【总页数】1页(P47)
【作者】国家经贸委节能信息传播中心
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TK2
【相关文献】
1.模糊控制技术在大型预焙铝电解槽中的开发与应用 [J], 李晋宏;冷正旭;等
2.热脏发生炉煤气在大型轧钢加热炉上的应用 [J], 丁晓星;吕宏宪;等
3.国家经贸委节能信息传播中心案例研究8 模糊控制技术在钢铁行业大型轧钢加热炉中的应用 [J],
4.HT—1高辐射节能涂料在大型轧钢加热炉上的应用 [J],
5.模糊控制技术在钢铁行业大型轧钢加热炉中的应用 [J], 无
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加热炉自适应模糊神经网络智能温度控制系统设计

加热炉自适应模糊神经网络智能温度控制系统设计

加热炉自适应模糊神经网络智能温度控制系统设计自适应模糊神经网络(ANFIS)是一种以模糊逻辑和人工神经网络为基础的控制系统设计方法。

本文旨在介绍一种利用ANFIS进行加热炉温度控制的智能系统设计。

通过该系统,能够实现对加热炉温度的自动调节,提高生产过程的稳定性和效率。

一、引言加热炉是一种常见的工业设备,广泛应用于许多领域。

对于加热炉温度的精确控制对于保证产品质量至关重要。

传统的加热炉温度控制方法通常基于PID控制器,但随着对温度控制要求的提高,PID控制器的性能受到限制。

因此,采用更高级的控制策略,如ANFIS,是一种有前景的选择。

二、加热炉温度模型在进行温度控制系统设计之前,需要建立加热炉的温度模型。

常用的加热炉温度模型是基于能量平衡原理和炉内热传导方程。

通过对加热炉的物理特性和热传导机理的分析,可以建立相应的数学模型。

三、ANFIS控制系统设计ANFIS是一种基于模糊逻辑和神经网络的自适应控制系统设计方法。

其基本结构由模糊推理机和后向传播神经网络组成。

在加热炉温度控制系统中,可以将输入变量设置为炉温和加热功率,输出变量设置为控制信号。

为了提高ANFIS控制系统的性能,需要进行以下几个步骤:1. 数据采集和处理:通过传感器采集加热炉温度和加热功率的实时数据,并进行预处理,包括数据清洗、归一化等。

2. 模糊推理规则的设计:根据加热炉温度和加热功率的关系,设计一组适合的模糊推理规则,以确定控制信号。

3. 神经网络的训练:使用训练数据对ANFIS的神经网络进行训练,优化权重和偏差,以提高控制系统的准确性和鲁棒性。

4. 控制器的设计:根据训练得到的权重和偏差,设计控制器,将其应用于实际的加热炉温度控制系统中,并进行实时控制。

四、实验结果与分析为了验证所设计的ANFIS控制系统在加热炉温度控制方面的性能,进行了一系列实验。

通过对实验数据的采集和分析,可以对系统的性能进行评估,并与传统的PID控制系统进行对比。

模糊控制在加热炉温控系统中的应用

模糊控制在加热炉温控系统中的应用

图中, e 为实际偏差 ; a e 为偏 差比例因子, e c 为实 际偏差变化 ; a c 为偏差变化 比例 因子 ; u 为控制量 , a u 为控 制 比例 因子 。
5模糊 控 制算 法
模糊控制算法实 际是将操作者在控制过程 中的手动操作策略 变成计算机语句的集合 , 除了用模糊条件语句规则外 , 还可 以用模 糊控制状态来 表示 , 以图2 为例加 以说 明 : 其中, R 为系统设定值( 精确量) ; e 、 色分别为系统误差和误差变化 常由三个相对独立的控温 回路组成 , 每个 回路都配备显示调节和记 率( 精确量) ; 、 分别为反应系统误差与误差变换的语言变量的模糊 录基表 , 从而 形成 显示 、 记录和控 制与一 身的加热炉控温系统 。 集合 量) ; u 为模糊控制器输出的控制作用 , I . t 为系统输出( 精确量) 。 2传统 P I D 炉 温控 制 其控制规则 由模糊条件 语句 : 由于P I D 控制是 自动控制 中最早 的一种控制方式 , 对于大多数 i f i a n d E t h e n 过程都具有 良好的控 制效果; 并且P I D 算法原理简明, 理论分析体 系 描述 。 由此条件语 句决定 的模糊关 系 的计算方法如 下 完整且应用经验丰富 , 它的控制过程的动态特性大都具有高阶、 非线 豆 = ( 营 i x E) x 性、 大延迟及 时变等特性 , 因此传统P I D 在实 际中应用最广。 传统P I D 式中“ x ” 代表笛卡尔积 , 根据模糊 数学理论 , “ x ” 运算 的含义为 控制在广泛应用 的同时 , 其本身也一直 存在着重大问题 。 首先 , 传统 豆( e , 色, u ) = 【 i ( e ) ( 色) 】 ( u ) = m i n { mi n [ i . t i P I D自适应能力差 。 P I D 控制器的参数必须应用于一个 已知模型参数 ( e ) , I . t E( 杏) 】 , ( u ) } 的系统, 并且P I D 参数只能适用于某一单一的工况 , 而实际生产当中, V e ∈E , V 岳 ∈ C, V u∈U 很多生产过程都具有非线性, 因此单一的参数不能满足这种需求。 其 在计算 出每一条模糊条件语句决定的模糊关系之后 , 可得到总 次, 传统P I D 的参数只能为满足生产过程 中某一方面要求而设定 。 的 模 糊 关 系 为 R ~=R ~1 U 2 U…U n l= ma x [  ̄ l ( e , 吉, u ) , 2 ( e , e, u ) , …, m( e , 吉, u ) ] 模糊技术 的特长在于逻辑推理能力, 将模糊控制技术引入到神 经网络 , 可以大大拓宽其信息处理能力 。 模糊控制 不需要掌握精确 6温控 系统 组成 与 原理 的数学模型 , 过程的动态响应优于常规P I D 控制 , 对被控对象 的非 该系统主要完成温度显示 、 炉温控制、 数据采集 、 故 障检测和报 线性何时变性具有一定的适应能力 , 因此模糊控制理论的研 究与应 警等功能 , 由单片机输出通断率 控制信号 , 产生可控 硅过零触发脉 用在现代控 制领域 中具有重要 的地 位和意义 。 考虑到温度有 时变 冲完成控制过程 。 如 图3 所示 : 性、 非线性等不 良扰动因素 , 而常规 的P I D 调节 满足不 了这些要求 , 系统核心是模糊控制器 。 测温电路 采用 热电偶数据 采集 系统 。 因此 , 可将 温度控制器设计成模糊控制 。 采 集 到 的数 据 在 经 A/ D转 换 送 人 单 片机 , 通过模 糊控制算法计算 4模糊 控 制器 设计 控制量 , 输 出脉冲信号 , 从而对加热炉进行控 温。

加热炉温度控制系统模煳智能实现

加热炉温度控制系统模煳智能实现

加热炉温度控制系统模糊智能实现摘要: 传统PID控制对于突然温度变化控制不够及时,因此加热效果不好,采用模糊控制能够很好解决各种工况干扰引起的温度波动问题,可以实现波动实时调节。

文章对于轧钢加热控制有着很大参考和借鉴意义。

1.简介目前莱钢1500中宽带加热炉存在的主要问题是加热温度不均,加热能力不足。

现在两座加热炉实际加热能力300~450t/h,低于设计能力480~520t/h(冷坯~热坯)。

板坯炉间温差25-35℃,同板温差20-45℃。

而国内同类生产线加热质量指标是,板坯炉间温差≤15℃,同板温差≤15℃。

通过深入调研发现引进的斯坦因加热炉控制系统设计思想与莱钢现有的工况条件不能完全吻合,加之现场轧钢节奏的频繁改变,不能满足现有工况条件的变化,并且在实际生产过程中缺少必要的统计分析数据和现场检测手段。

产量计划、加热钢种、尺寸、坯料入炉温度、待(停)轧时间、开轧温度变化时,均需一段时间使得加热炉温度缓慢提升,以避免对整个煤气系统的强烈冲击,但由于现场节奏的提升,操作人员不能等到温度的缓慢上升,更不能及时准确的调整加热策略,同时受人为因素(经验、责任心、白、夜班)的影响,以及四班、个人操作不统一,空烧时间长,最终会造成炉温、钢温波动,加热质量差,单位燃耗高,钢坯氧化烧损多,产品质量稳定性差。

所以斯坦因程序不能适应宽带加热炉的实际生产情况。

因此,在加热炉控制系统中引入模糊控制理论,简化原程序,使之适应宽带实际生产需求。

2.加热炉采用的控制实现炉体由下述各加热区构成;预热区;加热区;保温段。

各区由燃烧燃气与空气加热。

可燃气流按数个控制回路中的设定值进行调节。

图1为加热控制示意图:3. 传统PID控制传统调控装置的输出信号形式如下:其中:Kp -比例增益Ti -积分时间Kp与Ti 为内PI参数,由操作员调节一次。

输出信号u(t)按下式转换成加热需求:其中:a,b=常数。

此值不会超过所定限值。

«y»值用于确定燃气阀开启控制回路的设定值。

酒钢中板厂加热炉汽化冷却系统中汽包水位的控制__tr

酒钢中板厂加热炉汽化冷却系统中汽包水位的控制__tr

甘肃冶金 2002年3月第1期酒钢中板厂加热炉汽化冷却系统中汽包水位的控制Ξ袁寿新(酒泉钢铁公司 甘肃省 嘉峪关市 735100)摘 要 对酒钢中板厂加热炉汽化冷却系统中汽包水位的控制程序做了介绍,从使用效果上来看,这套程序完全能够满足中板厂生产工艺的要求。

关键词 汽包水位 控制 原理 效果1 前言酒钢中板厂加热炉,是包头钢铁设计研究院设计的推钢式加热炉。

其热滑轨的冷却采用汽化冷却的方式。

在汽化冷却系统中,汽包水位是一个主要的被控参量。

酒钢中板厂采用ABB公司的控制程序对汽包水位进行自动控制。

2 汽包水位的控制通常有两种方式。

一种是采用两位式控制,在这种控制方式中,当汽包水位低于某一值时,汽包进水阀打开,汽包水位上升;当汽包水位等于一定值时,汽包进水阀关闭,汽包内的水汽化使水位逐渐下降;这种控制方式原理简单,易于实现,但控制精度差。

另一种控制方式是采用PI D控制,程序检测到当前水位值,外送蒸汽流量及当前进水流量和进水阀开度,在系统中进行PI D运算,将其运算结果由AO通道输出4~20mA信号至汽包进水阀,也就是所说的三冲量控制。

这种控制方式原理复杂,难于实现,但控制精度高,安全性能好。

现代控制系统中由于引入了计算机,利用软件代替调节器,使控制变的易于实现。

酒钢中板厂采用后一种方式对汽包水位进行控制。

3 汽包水位控制系统的硬件配置汽包水位控制作为加热炉燃烧控制系统的一部分,是由ABB公司提供的硬件及共同编制的控制程序进行工作。

具体地讲,控制系统硬件由AC450(ADVANT C ONTRO LLER450),OS515 (OPERAT OR ST ATI ON515),ES100(E NG NIEER ST ATI ON),水位变送器,流量变送器,气动执行机构及相应的通讯网络等组成。

AC450是一个工业计算机,它是控制系统的核心。

OS515是一个操作员站,它相当于一个监视器,操作员可通过它对控制系统进行操作。

模糊自整定pid在汽包液位控制中的应用

模糊自整定pid在汽包液位控制中的应用

模糊自整定pid在汽包液位控制中的应用
汽包液位控制是火电厂在发电过程中常用的控制系统,其目标是控制燃烧室烟气密度恒定。

由于煤气挥发变化和细微的温度变化,所以实现汽包周期性控制是一种非常具有挑战性的任务。

因此,利用自整定技术开发汽包液位控制系统来处理此类非线性调节问题具有重要的意义。

模糊PID是近几年发展起来的一种新的控制方法,该方法将PID控制中的积分、微分参数改为模糊变量,增强控制器的稳定性和优化性。

它将传统的PID控制系统中固定的定值参数改为可变参数,能够实现自适应调参,使控制系统具有更强的优化和自整定能力。

基于模糊PID技术,可以有效地开发出汽包液位控制系统,对汽包中的液位进行实时控制。

PID控制中,模糊变量综合考虑系统延时、液位干扰以及温度变化,从而使汽包液位调整得到优化,有效避免汽包液位过大或过小所带来的问题。

同时,模糊PID自整定还可以调整PID参数,在满足系统性能要求的情况下提高对系统振荡噪声的抑制能力,保持系统稳定,得到较好的控制效果。

因此,将模糊PID技术运用到汽包液位控制中,可以实现系统的自整定拓宽系统的控制范围,可在更复杂的环境中实现汽包液位控制,确保发电安全性和稳定性。

锅炉汽包水位的模糊控制系统的设计

锅炉汽包水位的模糊控制系统的设计

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加热炉模糊控制

加热炉模糊控制

加热炉模糊控制研究与应用鉴定材料2007年8 月鉴定材料之一------ 加热炉模糊控制研究与应用鉴定大纲鉴定材料之二------ 加热炉模糊控制研究与应用工作报告鉴定材料之三------ 加热炉模糊控制研究与应用技术总结报告鉴定材料之四------ 加热炉模糊控制研究与应用经济效益分析报告鉴定材料之五------ 加热炉模糊控制研究与应用使用报告鉴定材料之六------ 加热炉模糊控制研究与经费支出报告鉴定材料之一加热炉模糊控制研究与应用鉴定大纲第一小型轧钢厂2007年8 月鉴定大纲山东省冶金工业总公司对济钢集团总公司第一小型轧钢厂完成的《加热炉模糊控制研究与应用》项目进行技术鉴定,鉴定委员会制定鉴定大纲如下:一、项目名称:加热炉模糊控制研究与应用二、项目来源:自选三、项目内容通过对模糊控制理论的深入分析,设计了一种新型的模糊控制器来对加热炉炉温进行控制,优化了加热炉的燃烧效率,降低了煤气消耗,减少了温室气体的排放,有明显的环保效益。

并且利用模糊控制的思想对加热炉的加热策略进行了一定的探讨。

四、项目起止时间2006年9月〜2007年5月五、承担单位:济钢第一小型轧钢厂六、鉴定材料及提供单位1、加热炉模糊控制研究与应用鉴定大纲. 鉴定委员会2、加热炉模糊控制研究与应用工作报告. 济钢第一小型轧钢厂3 、加热炉模糊控制研究与应用技术总结报告济钢第一小型轧钢厂4 、加热炉模糊控制研究与应用使用情况报告............................ 济钢第一小型轧钢厂5、加热炉模糊控制研究与应用经济效益分析报告济钢第一小型轧钢厂六、鉴定程序1、讨论通过鉴定大纲2、听取工作报告3、听取技术报告4、听取应用情况报告5、听取经济效益分析报告6、现场考察7、专家评议8、讨论通过鉴定意见9、鉴定委员会委员签字鉴定委员会2007年8 月鉴定材料之二:加热炉模糊控制研究与应用工作报告第一小型轧钢厂2007年8 月加热炉模糊控制研究与应用工作报告一、课题来源:2003 年底一小型进行全连轧改造,配备步进梁式空、煤气双蓄热式加热炉一座,完成对冷装和热装钢坯的加热。

加热炉模糊节能控制

加热炉模糊节能控制

ACC 仿真主界面
仿真分析画面
板坯升温画面
模糊优化的仿真结果
1200 1180
S et Tem perature of P reheat U pper Zone
R eal V alue F uz z V alue
1160
1140
1120
1100
1080 0
50
100
150
200
250
300
预热段设定炉温仿真
tmp7
t
ACC模糊优化算法
在利用模糊系统来优化时,仍然采用调节预热段 和加热段的升温速率比来实现。
模糊规则库设计 取板坯温度和段内剩余时间输入变量,以板坯的 升温速率比输出变量,则规则可以描述成:
IF Temp is Ai and Timeis Bj Then Alphais Ck
模糊优化算法
模糊控制在加热炉 节能控制中的应用研究
张健民 宝钢技术中心 自动化研究所
论文主要内容
一、引言 二、1580 ACC模型 三、ACC模型优化算法 四、仿真研究及 五、结论
引言
能源危机
冶金加热炉的能量消耗在热轧工序中占有较大 的比重,减少加热炉的能耗和污染具有显著的 经济意义和社会意义。
宝钢1580加热炉
板坯的温度用8个模糊集合,段内的剩余时间用9
个模糊集合,alpha用6个模糊集合,共有72个规 则。模糊集合为均匀分布的三角形函数。
M
alphal
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(
n i1
Ail
(
xi
))
M
(
l 1
n i1
Ail
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))Biblioteka 其中:x1-板坯平均温度, x2-板坯在段内的剩余时间, alpha-升温比率。

模型参考模糊自适应内模控制及其在电厂主汽温控制中的应用研究的开题报告

模型参考模糊自适应内模控制及其在电厂主汽温控制中的应用研究的开题报告

模型参考模糊自适应内模控制及其在电厂主汽温控制中的应用研究的开题报告一、研究背景及意义随着我国电力工业的迅速发展,电厂主汽温控制系统已成为电力系统中不可或缺的重要组成部分。

主汽温控制直接影响整个发电系统的稳定性和效率,因此对于电站主汽温控制的研究成为电力系统领域的重点之一。

传统的主汽温控制方法是PID(Proportional Integral Derivative)控制方法,但是在电厂主汽温控制中仍然存在某些问题,如系统非线性、负荷变化引起的控制误差等。

针对以上问题,模糊自适应内模控制在电厂主汽温控制中得到了广泛应用,成为目前主流的控制方法之一。

模糊自适应内模控制是一种高效、鲁棒、自适应的控制方法,对于电厂主汽温控制的异步非线性模型有较好的适应性,可有效提高主汽温控制的精度和鲁棒性能,具有很高的理论价值和实际应用价值。

因此,对模糊自适应内模控制及其在电厂主汽温控制中的应用进行深入研究,对于提高电厂主汽温控制的控制精度和鲁棒性能具有重大的意义。

二、研究内容本文主要研究模糊自适应内模控制及其在电厂主汽温控制中的应用。

具体内容包括:1. 模糊自适应内模控制的理论基础和关键技术。

介绍模糊自适应内模控制的基本概念和原理,以及控制器设计中的关键技术,如模糊控制、自适应控制、内模控制等。

2. 电厂主汽温控制系统的建模及其非线性特性分析。

建立电厂主汽温控制系统的数学模型,分析系统的非线性特性,为后续控制器设计提供理论支撑。

3. 模糊自适应内模控制在电厂主汽温控制中的应用研究。

基于所建立的主汽温控制系统模型,设计模糊自适应内模控制器,并进行模拟仿真和实验验证。

分析模糊自适应内模控制器在电厂主汽温控制中的应用效果,评估其控制精度和鲁棒性能。

三、研究方法本文采用的研究方法为理论研究、数学建模、仿真实验及实际应用评估。

具体研究方法包括:1. 理论研究。

通过文献综述和理论分析,深入了解模糊自适应内模控制的理论基础和关键技术。

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to
the different最gc value.the
achieve the
reheating fnillace drum water level importance is that this control can
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that the water level
37
万 方数据
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3控制系统的实现
3.1控制系统的硬件选型 通过对比分析,选用德国两门子公司(SIMENS)生 产的s7—400型PLC。s7—400型PLC是SIMENS系统 s7可编程控制器中的一种,功能强,易于组态,便于安 装。其400型CPU自带PID回路控制功能,支持TCP/IP
轧钢加热炉生产过程,支撑炉内加热钢坯的炉底水 管等主要设备部件,因炉内高温烟气使其通水冷却的循 环水逐渐汽化,产出广泛应用的饱和蒸汽。采用汽包回 收利用这部分热量,主要技术难点在于,汽包是一个多 输入、输出且相互关联的复杂控制对象【1],不但炉子热负 荷随着轧制节奏的变化而改变,而且加热炉炉底水管水 平距离长,汽水混合物循环阻力大,给水及外网蒸汽压 力波动频繁。所以,生产过程若汽包水位过低,可能破 坏水循环,严重缺水时,若处理不当,则可造成水管烧
【5】MARLOW
Transient D O.Modeling Direct—fLred Annealing Furnaces for Transfer,l 996, lent Evaporating
Sprays[J1.Heat Mass
Transfer,2006,27
Operations,Model明.Heat Mass
can
be controlled between 48.5~5 1.5 mm.The most
zoro.
high precision and the equipment’S thilure
rate
is
Key words:fuzzy—PID control;parameter
self-adjusting;water level in d/'Ltrll;three wash control
图2
K=战+时
Kd=AKd+瑶 式中:旆,墨,砀为PID 3个控制参数的取值;群,耐, 髓为PID参数基准值;△玛,AKi,△甄为PID参数校正 值。PID调节器的输出值甜到锅炉给水流量调节器。结构 原理见图2。
PID参数模糊自适应控制原理示意图
误动作输出;②与给水流量信号配合,达到所希望的水 位。其控制原理图见图1。 2.1建立隶属度函数
1)01:10.39690.issn.1002・1639.2009.05,011
轧钢加热炉汽包水位自适应模糊控制设计及应用


(斯坦因(上海)工业炉有限公司,上海201901) 摘要:针对轧钢加热炉汽化冷却工艺特点,设计了基于模糊PID控制理论的汽包水位控制系统,通过引人压力参数作为补充控制量,
并对给水流量和蒸气流量信号作合成处理,根据不同的F、&值,由系统模糊推理、决策,在线整定PID参数绵、妫,商,从而实
flow in Industrial Classification
Carlo
tion【J1.PowderTechnol,2002,25(1):298・305. [10】KLIPFEL
A,FOUNTI
Method叨.Heat Mass Transfer,197I,14(5):245—262. 【7】武文斐,张欣欣.直通式辊底加热炉传热数学模型研究【J】. 工业炉,2006,28(3):56.59. 【B】KOLAITIS
一0.6
一o.4
一O.2

0.2
0.4
0.6
通讯协议,为上位机的监控提供了便利条件。系统采用 可编程控制器结合上位机监控的设计方案,所有的模拟 量经采集以后都转化成整型数进行处理,开方器、加法 器、阻尼器和分流器都可以通过程序计算实现,节约了 大量的硬件成本。 3.2控制系统的程序实现 程序充分利用了S7—400的控制功能。该PLC本身 具有单回路.PID运算功能,因而使得控制方案的实现非 常方便。系统控制程序框图如图5所示,该控制框图中 共有3个分支,在建立3个单独PID回路以后,剩下的 工作就是将它们根据框图进行组合。图中,Ph为设计汽 包基准压力;Pu为阀门全开时汽包压力;只为稳定工况汽 包压力阀值设定值;PVD为蒸汽流量调节阀;墨为R— Ps。同时,需要注意的是应合理设置各个信号的比例系 数,保证控制系统的快速、稳定和准确性。PID回路的算 法改进和模糊控制规则通过上位机监控软件编程实现。
merieal Models for Eulerian—Lagrangiaa Sunulations of TurbU. 36
56(7):283—300.
万 方数据
加热设备
不够稳定等多种因素,设计了带有参数在线自校正模糊 PID控制器的三冲量控制算法,实现了加热炉汽包水位的 自动控制。
《工业加热3》第38卷2009年第5期
塌,钢坯坠落炉底,酿成重大安全事故;若水位过高,影 响汽包汽水分离,产生蒸汽带液现象,使蒸汽温度急剧 下降,对输送管道产生严重的水冲击,甚至直接影响加 热炉生产。因此,国内乡卜冶金工作者为了实现轧钢加热 炉汽包水位的自动控制,克服加热炉热负荷、锅炉给水 及外网蒸汽压力波动等参数变化所引起的“虚假水位” 和各种干扰水位影响的主要因素进行了大量的研究和实 践[2.5】。已形成单冲量、双冲量、三冲量单级PID,三冲 量串级PID在内的多种控制方法,近年来随着控制理论 的发展,又出现了自适应控制,模糊控制,神经网络控
E(k),>寥(七),疋(k)={一3,一2,一1,0,l,2,3)

PID参数模糊自适应控制器设计
PID控制算法为
AKp、AKd={一3,一2,一l,0,1,2,3)
AKi={一0.6,一0.4,一0.2,0,0.2,0.4,O.6)
上述参数,根据汽包水位实际波动情况,由调试试
如)=玮…+专F∞№+乃警}
system.The system imports the pressure parameters
to
as a
supplement
of the control volume,and processes the water flow and the steam flow signal for the synthesis.According fuzzy inferences,decisions and tuning PID parameters凰,K,Kd online by the system


A,ZAEHRINGER

et
a1.
Numerical Simulation
and Experimental Validation ofthe Tar-

bulent Combustion and Perlite
Expansion Processes:in
an
l。FOUNTI
M A.A Comparative Study ofNu-lndus砸al Perlite Expansion Fuma∞【J】.Flow Turb,1998,
来实现:
验确定。E(k),芝≯(七),臣(k),蝎、△确隶属度函数
见图3;AKi隶属度函数见图4。
NB
式中:%为比例增益;正为积分时间常数;乃为微分时间 常数:e(f)为偏差函数。式(1)具体由增量差分方程式
NM
NS
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PS
PM

Au(k)=KpE(k)+Kp(t)+KdEc(k)
为偏差之和;Ec(k)=E(.i})一e(k—1)为偏差变化率。
Adaptive Fuzzy Control Design and Application to Drum Level
XUE Feng
(Stein(Shanghai)Industrial
at
Furnace
Co.Ltd.,Shanghai 201901,China)
Abstract:Aiming water level control
现了加热炉汽包水位控制的目的。生产使用效果表明,汽包水位可控制在48.5—51.5 mm之间,控制精度高,设备故障率为零。 关键词:模糊PID控制;参数自校正;汽包液位;三冲量控制 中图分类号:TP273,4 文献标志码:A 文章编号:1002-1639(2009)05—0036—03
Reheating Furnace
器参数的不同要求,根据模糊合成推理设计PID参数的 模糊矩阵表,查出修正参数,再代入下式计算:
%=AKp+鲜
1控制系统的结构分析
自适应模糊控制器设计引入了三个测量信号:汽包 水位、给水流量和蒸汽流量,并用模糊控制算法推算出 相应的控制参数,应用于这个三冲量控制系统中。整个 控制系统形成两个闭合回路:其一是给水流量测量装置、 调节算法、给水调节阀构成的回路,称为水流量回路,也 称内回路,其作用是消除给水侧的扰动,稳定给水流量, 在水位控制中起辅助作用;其二是由水位变送器、调节 算法,整个内回路及对象控制通道所构成的回路,称水 位回路,也称外回路,其作用是消除各种扰动对水位的 影响,维持汽包水位接近给定值。蒸汽流量信号是前馈 信号。在回路中只形成开环,不影响上面两个闭环的稳 定性。它在系统中的作用有两个:①改善蒸汽量干扰下 对水位的控制品质,克服虚假水位所引起的调节算法的
technical
characteristics ofevaporative cooling system(ECS)in the reheating flllmaC,e,this article designs the drum
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