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连退炉快冷段温度控制研究

作　者: 刘家栋
导　师: 周玮
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 连续退火 带钢冷却 Smith预估 模糊控制 模糊神经网络
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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引　用: 1次
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内容摘要


连续退火炉快冷段带钢出口温度的精度直接影响带钢的组织性能和力学性能,是保证带钢质量和板形良好的重要因素。快冷段冷却过程工艺要求严格,控制手段复杂,在各冷却段中起着主导作用,所以对连续退火炉快冷段带钢出口温度进行控制,成为连续退火线带钢生产中的重要环节,具有重要的现实意义。本文的主要研究有:(1)以本钢二冷轧连续退火线为研究背景,分析了连续退火生产线的工艺流程和带钢的退火工艺。在研究连退炉快冷段带钢冷却过程控制的基础上,分析了带钢快冷段温度控制中存在的问题。(2)针对温度控制中的大滞后、时变性问题,分析了PID控制,PID-Smith预估控制,模糊PID-Smith预估控制策略的控制效果,并提出将模糊神经网络控制策略应用于带钢冷却控制。(3)为了提高系统的自适应能力和抗干扰能力,设计了基于Smith预估的模糊神经网络PID控制器,将模糊神经网络与常规PID控制器相结合,调整PID控制器的三个参数,以实现对快冷段带钢出口温度的精确控制。并在SIMULINK环境中进行了仿真研究,分析了系统的控制效果和抗扰性能。考虑到被控对象模型的时变,大滞后性,对预估模型和对象模型不匹配的情况进行了分析,比较了传统的PID-Smith预估方法和本文采用的模糊神经网络PID-Smith预估控制的效果。结果表明本文采用的控制器有效地克服了采用PID控制器和PID-Smith预估控制器的缺点的缺点,也解决了模糊PID控制由于隶属函数和模糊规则选取不当造成的控制缺陷。即本文针对于带钢冷却控制系统所设计的控制器具有较好的控制效果。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-21
  1.1 课题研究背景  11
  1.2 连续退火线发展现状  11-12
  1.3 冷却技术的发展及存在的问题  12-17
    1.3.1 辐射冷却和常规喷气冷却  12
    1.3.2 高速气体喷射冷却技术  12-13
    1.3.3 冷水淬技术  13-14
    1.3.4 辊式冷却  14-15
    1.3.5 气-水双相冷却(AcC)技术  15-16
    1.3.6 热水冷却(HOWAC)  16-17
  1.4 智能控制在连续退火线中的应用  17-19
    1.4.1 国外发展现状  17-18
    1.4.2 国内发展现状  18
    1.4.3 退火炉控制技术的新进展  18-19
  1.5 本文的主要工作  19-21
第2章 理论基础  21-41
  2.1 PID控制原理  21-23
  2.2 模糊控制原理  23-27
    2.2.1 模糊控制系统的工作原理  23-26
    2.2.2 模糊系统的分类  26
    2.2.3 模糊控制的特点  26-27
    2.2.4 模糊逻辑与 PID方法的融合  27
  2.3 神经网络技术  27-35
    2.3.1 神经网络的基本原理  28-29
    2.3.2 神经网络模型及学习规则  29-31
    2.3.3 RBF神经网络  31-32
    2.3.4 RBF网络的学习算法  32-35
  2.4 模糊控制与神经网络技术的融合  35-37
  2.5 模糊神经网络的设计  37-39
  2.6 本章小结  39-41
第3章 连续退火线工艺分析  41-49
  3.1 本钢连续退火炉工艺综述  41-43
  3.2 退火工艺  43-45
  3.3 快冷段温度控制系统分析  45-47
  3.4 带钢快速冷却过程数学模型  47-48
  3.5 本章小结  48-49
第4章 温度控制器设计与分析  49-59
  4.1 PID控制  49-50
  4.2 PID-Smith预估控制  50-52
  4.3 模糊 PID-Smith预估控制  52-58
  4.4 本章小结  58-59
第5章 基于模糊神经网络的带钢冷却控制  59-73
  5.1 模糊神经网络控制系统的设计  59-61
    5.1.1 输入输出变量选择  59
    5.1.2 输入输出变量的论域及隶属函数  59-60
    5.1.3 模糊推理决策  60
    5.1.4 模糊量的清晰化  60-61
  5.2 模糊神经网络 PID控制器的结构  61-66
  5.3 基于 MATLAB的系统设计与分析  66-71
  5.4 本章小结  71-73
第6章 结论与展望  73-75
参考文献  75-79
致谢  79

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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