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基于模糊PID算法的强力混合机料位平衡控制技术研究

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基于模糊PID算法的强力混合机料位平衡控制技术研究

发布日期:2018-10-19 作者: 点击:

在钢铁冶炼生产中,球团生产是一种十分重要的生产工艺,它被用于提炼球团矿,工艺过程是在细磨铁精矿粉或者其他含铁粉料中加入少量的添加剂,将其进行混合,再通过造球机中滚动生成球团,然后进行干燥、焙烧,固结成达到一定强度和冶金性能的球型寒铁原料。在此过程中,能否产出品质优良的球团矿,影响因素有很多,而在众多影响因素里面,保证球团原料精矿粉和膨润土有良好的混合是关键之一。由于物料混合过程的复杂性和多样性,简单的人工控制水平无法确保工艺生产的高稳定性,也很难为后续工艺提供优质混合矿。


本文根据强力混合机料位平衡控制系统的工作原理,采用了一种称重料位控制的强力混合机料位平衡控制策略,并利用模糊控制算法的优化能力,将模糊算法与常规PID控制方法相结合,确定了基于模糊PID算法的强力混合机料位平衡控制系统。


本文的研究工作主要包含以下几个方面:

1、料位平衡控制的研究难点与关键技术。结合国内外料位平衡技术研究现状,分析和总结了强力混合机料位控制过程中存在的问题;介绍了强力混合机的结构及控制系统主要部件;阐述了冶金工业里料位平衡的概念;解释了料位平衡对物料混合质量的影响;体现了料位控制的重要性。


2、常规PID算法在称重料位控制策略中的实现及其不足。针对强力混合机桶壁厚、运行时受到振动摇晃的冲击大、不便于侧边开孔,以致无法直接准确测量强力混合机内实时料位的问题,设计了一种称重料位控制策略,能直观地反映出混合桶内料位情况,并通过实验证明了其可行性。但存在控制精度不高、响应速度慢、抗干扰能力差等缺点。


3、模糊PID算法对料位控制系统的优化。将模糊控制算法与PID控制相结合,运用Simulink搭建了强力混合机料位平衡模糊PID控制模型,对传统PID料位控制及基于模糊PID算法的料位控制进行对比分析,有效提高了系统控制精度,减少了料位达到稳态所需时间,解决了不同物料及人为干扰对料位平衡控制造成的不利影响,证明了模糊PID控制具有更好的动态和静态特性。


4、强力混合机料位平衡控制系统的设计。基于西门子S7-300设计开发了强力混合机称重料位控制系统与配套上位机软件,可准确地采集到现场层实时数据并对其定义,组态形成路径文件,通过人机交互方式提高了系统使用的便捷性与灵活性,在冶金球团生产现场搭建实验平台进行验证,结果表明使用该方法可显著提高工作效率,具有良好的工程应用前景。


作者:邹蔓弘导师:邱立运;易灵芝

来源:湘潭大学 硕士论文 2017年

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