学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

电渣连铸机控制系统设计及拉速控制方法研究

作　者: 瞿杰超
导　师: 余强
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电渣连铸机软冗余系统拉速广义预测控制
分类号: TF345
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 24次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

电渣重熔技术作为二十世纪三十年代发展起来的一种新兴的熔炼技术,在短短的几十年间获得了快速的发展,这其中在电渣炉自动控制系统的设计、特种电渣炉的研制以及电渣熔铸技术开发等方面所取得的成绩有目共睹,电渣重熔技术目前已进入了一个全新的发展阶段。随着市场的发展,传统的生产工艺已经越来越不能满足以“提高质量、提高效率、降低成本”为目标的生产工艺要求,于是便开始寻求新的生产工艺。电渣连铸机的产生,使生产小断面的钢材时,省去了锻造或初轧开坯工序,从而使生产效率大大提高。本文首先介绍了电渣连铸机的主要设备及工艺,在此基础上,结合电渣连铸机在熔炼过程中不允许计算机系统出现故障而使系统不能工作的特点,开发了一套以双CPU软冗余PLC为控制核心的先进的计算机控制系统。以PLC为核心的基础检测与控制级承担I/O点的过程逻辑控制、物理量采集以及故障诊断。上位管理监控级工业以太网与PLC通信设定控制策略,获得实时数据,监视整个设备的运行状态,以及连铸过程中各个量的变化趋势,故障报警,生产与消耗报表等,帮助操作人员及时、全面地完成各种操作。本文针对电渣连铸机在实际生产中的拉速控制问题,以热平衡理论为基础,提出了一种确定拉速的计算方法,并设计了一套拉速自动控制系统。通过对拉速控制过程特点的分析,结合广义预测控制(GPC)的预测模型、滚动优化、反馈校正的优点,设计了基于GPC的控制器,并进行了仿真实验。实验结果表明,GPC控制器能使系统有良好的动态响应性能和快速跟踪设定值的特性。在模型参数发生变化后,GPC具有较好鲁棒性,比PID控制器更能适应现场复杂多变的环境。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 连铸技术概述  11-13
    1.1.1 连续铸钢在国内外的发展  11-12
    1.1.2 连铸工艺的优点  12-13
  1.2 电渣连铸技术概述  13-16
    1.2.1 电渣连铸机的发展  13-14
    1.2.2 电渣连铸技术原理  14-16
    1.2.3 电渣连铸机的特点  16
  1.3 本课题的提出  16-19
第2章电渣连铸机设备及工艺  19-25
  2.1 电渣连铸机主要设备  19-22
    2.1.1 供电系统  19-20
    2.1.2 机械系统  20-21
    2.1.3 辅助设施  21-22
  2.2 电渣连铸机的工艺  22-24
    2.2.1 熔铸前的准备  22
    2.2.2 电渣熔铸过程的控制  22-23
    2.2.3 熔铸后期处理  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章电渣连铸机控制系统设计  25-41
  3.1 控制系统配置  25-26
  3.2 软冗余系统的说明与实现  26-30
    3.2.1 软冗余系统的性能概述  26
    3.2.2 软冗余的工作原理  26-28
    3.2.3 软冗余包的功能模块  28-30
  3.3 下位机软件设计  30-34
    3.3.1 软冗余系统的组态  31-32
    3.3.2 下位机主要程序的设计  32-34
  3.4 上位机冗余设计  34-40
    3.4.1 冗余系统的基本要求  35-36
    3.4.2 冗余系统的组态  36-37
    3.4.3 人机界面的设计  37-40
  3.5 本章小结  40-41
第4章拉速控制方案研究  41-51
  4.1 拉速的确定方法  41-42
  4.2 钢水的散热及其在结晶器内的凝固  42-45
    4.2.1 结晶器冷却水带走的热量  43-44
    4.2.2 钢水在结晶器内的温降、凝固及凝固后温降的放热  44-45
  4.3 拉速的计算  45-47
    4.3.1 基准状态的拉速  45
    4.3.2 非基准状态时拉速的调整  45-47
  4.4 拉速自动调节方案  47-49
    4.4.1 拉速自动控制系统设计  47-48
    4.4.2 拉速伺服系统结构分析  48-49
  4.5 本章小结  49-51
第5章基于GPC拉速控制方法研究  51-69
  5.1 系统辨识  51-53
    5.1.1 最小二乘法(LS)原理  52
    5.1.2 最小二乘递推算法(RLS)  52-53
  5.2 广义预测控制  53-63
    5.2.1 预测控制的基本原理  53-55
    5.2.2 问题描述  55-59
    5.2.3 Diophantine方程的递推求解  59-61
    5.2.4 拉速广义预测控制系统的结构  61
    5.2.5 广义预测控制方法的参数选择  61-62
    5.2.6 广义预测控制算法  62-63
  5.3 拉速广义预测控制系统的仿真研究  63-68
    5.3.1 RLS算法的MATLAB实现  63-64
    5.3.2 控制算法的仿真研究  64-68
  5.4 本章小结  68-69
第6章总结  69-71
  6.1 全文工作总结  69
  6.2 工作展望  69-71
参考文献  71-75
致谢  75-77
作者简介  77

电渣连铸机控制系统设计及拉速控制方法研究

内容摘要

全文目录

相似论文