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烧结偏析布料智能优化控制系统

作 者: 许虎
导 师: 赖旭芝; 王春生
学 校: 中南大学
专 业: 控制科学与工程
关键词: 烧结过程 偏析布料 集成预测 优化控制
分类号: TF046.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 39次
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内容摘要


烧结是钢铁冶炼的重要环节,能为高炉炼铁提供成分合适、具有一定强度和还原性的烧结矿;烧结矿的质量和产量直接影响到高炉炼铁生产。烧结过程中的偏析布料工艺是将混合料按照一定厚度和偏析程度平整均匀的铺到烧结台车上,从而为点火焙烧做准备,它是烧结过程稳顺生产的重要保障。但由于工艺滞后性、复杂性及部分参数难以检测问题,偏析布料的自动化程度不高,对料层厚度以及偏析程度的控制效果不好。本文围绕烧结偏析布料过程料层厚度控制与偏析度优化方法展开研究,提出基于遗传算法的料层厚度优化方法以及前馈补偿的料层厚度稳定化控制策略,建立基于遍历搜索算法的偏析度优化模型,设计和开发偏析布料智能优化控制系统。论文的主要研究工作表现在以下几个方面:首先,建立烧结风箱负压综合状况集成预测模型,对烧结综合状况达到良好的预测。其次,基于遗传算法原理建立烧结综合工况最优前提下的料层厚度优化模型;之后再通过机理分析建立料层厚度稳定化控制策略,即根据物料流量平衡原理建立料层厚度、圆辊转速和排料闸门开度之间关系,来设计前馈补偿控制器输出圆辊转速和闸门开度的设定值;同时采用PID算法,紧密跟踪设定值,实现料层厚度的稳定。最后在建立起九辊转速与偏析度控制关系的基础上,建立基于遍历搜索算法的偏析度优化模型,控制九辊转速达到当前料层厚度条件下偏析度的最优。实验仿真结果验证了本文所提建模方法与优化控制策略的有效性,同时为了验证其实际应用价值,结合现场实际控制系统和生产数据,在已有烧结实验平台的基础上,开发并运行偏析布料智能优化控制系统。运行结果表明,该系统稳定可靠,实现了料层厚度及偏析程度的优化和控制,改善和提高了烧结矿的质量和产量。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 研究背景与意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-14
    1.2.1 偏析布料过程建模研究现状  10-11
    1.2.2 偏析布料过程控制研究现状  11-14
  1.3 主要研究内容  14-15
  1.4 论文构成  15-16
第二章 烧结偏析布料工艺机理分析及系统总体设计  16-24
  2.1 烧结偏析布料工艺流程  16-17
  2.2 偏析布料控制过程分析  17-21
    2.2.1 偏析布料影响因素分析  18-20
    2.2.2 现有控制方法  20-21
  2.3 系统总体设计  21-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 烧结偏析布料建模方法与优化控制策略  24-47
  3.1 风箱负压综合状况预测模型  24-29
    3.1.1 风箱负压综合状况指数  24-25
    3.1.2 工艺参数负压预测模型  25-28
    3.1.3 时间序列负压预测模型  28
    3.1.4 风箱负压集成预测模型  28-29
  3.2 料层厚度优化控制策略  29-37
    3.2.1 基于遗传算法的料层厚度优化模型  29-35
    3.2.2 基于前馈补偿的料层厚度控制  35-37
  3.3 偏析度优化控制策略  37-40
    3.3.1 偏析度模糊综合评判模型  37-39
    3.3.2 九辊转速控制策略  39
    3.3.3 基于遍历搜索算法的偏析度优化控制  39-40
  3.4 仿真结果与分析  40-45
    3.4.1 负压综合状况指数预测  40-43
    3.4.2 料层厚度仿真控制效果  43-44
    3.4.3 偏析度优化仿真效果  44-45
  3.5 本章小结  45-47
第四章 系统工业实现  47-58
  4.1 系统硬件结构  47-48
  4.2 系统软件设计与实现  48-55
    4.2.1 系统软件整体结构  48-50
    4.2.2 数据通信及设计  50-51
    4.2.3 优化控制算法实现  51-55
  4.3 系统运行结果与分析  55-57
    4.3.1 料层厚度控制运行结果与分析  55-56
    4.3.2 偏析度控制运行结果与分析  56-57
  4.4 本章小结  57-58
第五章 结论与展望  58-60
  5.1 结论  58-59
  5.2 展望  59-60
参考文献  60-64
致谢  64-65
攻读学位期间主要的研究成果  65

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 一般性问题 > 冶炼原料及矿石预处理 > 矿石预处理、烧结、团矿 > 烧结
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