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面向节能目标的焦炉加热燃烧过程优化控制方法研究

作　者: 李贵君
导　师: 吴敏；雷琪
学　校: 中南大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 焦炉加热燃烧过程供热量模型烟道吸力支持向量机组合预测
分类号: TQ520.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

焦炉加热燃烧过程是一种复杂的工业过程,具有强非线性、大时滞、工况复杂等控制难点。如何优化焦炉加热控制过程,确定合适的煤气流量和空气量,使焦炉处于最优的燃烧状态,降低炼焦能耗,是进行焦炉加热燃烧优化控制的关键性问题。本文在原有反馈控制结构的基础上增加一个前馈供热量模型,将前馈和反馈的方式结合。首先分析炼焦供热量机理,在考虑焦炉操作、煤和燃气特性及焦炉过程变量等可测干扰对燃烧控制的影响,建立一个简化的符合现场实际的供热量模型。同时通过分析燃烧过程的实时工况,根据火道温度的测量值与设定值之差,采用模糊PID控制器计算出立火道温度增减所需改变的煤气流量,得到每种工况下的煤气流量优化设定值。针对焦炉现场废气含氧量不能实时检测和样本数据点过少的问题,本文采取支持向量机组合预测方法,建立空气系数预测模型。首先,利用启发式搜索算法,得到优化的基于RBF核函数和多项式核函数支持向量机子模型。然后,基于模糊组合的原理,将子模型进行加权集成,得到组合预测模型。本文在WinCC组态软件的操作平台下,以VC++为开发工具,运用OPC通讯技术,进行焦炉加热燃烧优化控制系统软件的设计。仿真结果表明,本文设计的控制策略能取得较好的控制效果,降低炉温波动,保证加热煤气的充分合理燃烧,为焦炉热工操作,提高焦炉热工管理水平,降低产品能耗提供依据。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-12
  1.3 研究内容  12-13
  1.4 论文构成  13-14
第二章焦炉加热燃烧过程智能优化控制结构  14-24
  2.1 工艺机理分析  14-19
    2.1.1 焦炉结构与焦炉加热燃烧过程  14-16
    2.1.2 焦炉加热燃烧过程节能影响因素分析  16-19
  2.2 控制问题与难点  19-20
  2.3 焦炉加热燃烧过程优化控制系统结构  20-23
    2.3.1 基本思想  20-21
    2.3.2 总体结构设计  21-23
  2.4 小结  23-24
第三章煤气流量优化设定模型  24-43
  3.1 炼焦供热量机理分析  24-28
  3.2 供热量简化模型  28-33
    3.2.1 简化思路及方法  28
    3.2.2 焦饼中心温度软测量模型  28-30
    3.2.3 简化模型的建立  30-33
  3.3 煤气流量补偿控制  33-42
    3.3.1 工况判断  34-35
    3.3.2 多工况模糊PID控制器方法  35-36
    3.3.3 多工况煤气流量补偿  36-42
  3.4 小结  42-43
第四章烟道吸力优化设定模型  43-56
  4.1 模型组成  43-44
  4.2 预测模型输入变量的确定  44-45
  4.3 基于支持向量机的空气系数预测模型  45-54
    4.3.1 支持向量机建模  46-47
    4.3.2 核函数及参数选择  47-49
    4.3.3 预测子模型  49-52
    4.3.4 组合预测模型  52-54
  4.4 烟道吸力修正模块  54-55
  4.5 小结  55-56
第五章系统实现  56-64
  5.1 控制系统设计  56-59
    5.1.1 系统整体框架  56-57
    5.1.2 应用软件设计  57-58
    5.1.3 系统数据通讯  58-59
  5.2 控制算法实现  59-60
  5.3 控制系统仿真运行及分析  60-63
    5.3.1 供热量模型验证  61-62
    5.3.2 空气系数模型验证  62-63
  5.4 小结  63-64
第六章结论与展望  64-66
  6.1 结论  64-65
  6.2 展望  65-66
参考文献  66-71
致谢  71-72
攻读学位期间主要的研究成果  72

面向节能目标的焦炉加热燃烧过程优化控制方法研究

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