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基于LABVIEW的梭式窑燃烧监控技术研究

作　者: 章明铁
导　师: 蒋方乐
学　校: 景德镇陶瓷学院
专　业: 热能与动力工程
关键词: 梭式窑燃烧系统 监测与控制 虚拟仪器 模糊控制器 数据采集 PID
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文以美国National Insrnents(简称NI公司)的LabVIEW图形化编程语言和模糊控制工具箱,PID工具包等为开发平台,设计了一个燃烧监控系统,包括系统硬件集成和软件的设计。以梭式窑的燃烧系统为研究对象,依靠实验监测数据和专家经验数据,对梭式窑的燃烧提出了Fuzzy-PID复合控制的方法,把模糊控制理论与技术应用在监控中,能够更好的满足陶瓷制品的温度要求。采用双输入—单输出结构的模糊控制器,系统可根据其任意的控制规则、等级数、隶属度值得出模糊控制总表,实现自动实时控制。并利用MATLAB仿真工具对模糊自整定PID控制器的性能作了初步研究。仿真结果表明,明显优于传统PID控制,具有超调量小、过渡时间短、稳定性好、适应性强等特点,能够达到预期的控制效果。采用虚拟仪器的I/O接口DAQ接口形式和PCI总线的数据传输方式,将数据采集卡与传感元件、检测电路、调理电路集于一体,构建了梭式窑燃烧自动监控系统。应用最新的计算机软件编程技术LabVIEW虚拟仪器开发平台,开发了梭式窑燃烧计算机管理与控制软件,使程序简单、清晰、操作界面友好;采用模块化的结构设计,提高了可靠性和可扩展性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 引言  7-12
  1.1 陶瓷工业窑炉发展过程及发展趋势  7-8
  1.2 陶瓷工业窑炉的控制现状  8-9
  1.3 虚拟仪器的概况  9-10
  1.4 虚拟仪器在窑炉应用方面的研究  10
  1.5 本课题的目的和意义  10-12
2 梭式窑的结构特点及工况研究  12-21
  2.1 梭式窑的结构特点及一般尺寸  12-19
    2.1.1 窑体  12-13
    2.1.2 窑车的耐火材料厚度  13
    2.1.3 窑门  13
    2.1.4 窑的排烟系统  13-14
    2.1.5 供气系统  14
    2.1.6 窑炉的金属部分  14-15
    2.1.7 本实验室窑炉规格  15-19
  2.2 梭式窑燃烧器的结构及工作原理  19-21
    2.2.1 自吸式液化气梭式窑燃烧器的结构  19-20
    2.2.2 自吸式液化气梭式窑燃烧器的工作原理  20-21
3 PID控制技术  21-30
  3.1 PID控制概述  21-22
  3.2 数字PID控制算法  22-24
    3.2.1 位置式PID控制算法  22-23
    3.2.2 增量式PID控制算法  23-24
  3.3 PID参数整定  24-25
  3.4 PID控制器特征参数选择  25-26
  3.5 PID参数自整定技术  26-30
    3.5.1 模型参数法  27
    3.5.2 特征参数法  27-28
    3.5.3 专家整定法  28-30
4 模糊PID控制器设计与仿真  30-56
  4.1 模糊控制基本原理  30-31
  4.2 模糊控制器设计的基本方法  31-39
    4.2.1 模糊控制器的结构选择  32-33
    4.2.2 精确量的模糊化  33-34
    4.2.3 模糊控制规则设计  34-39
  4.3 模糊PID控制技术  39-51
    4.3.1 模糊PID控制原理  40-41
    4.3.2 模糊PID控制器设计步骤  41-51
  4.4 梭式窑燃烧系统现场控制系统总体结构  51-54
  4.5 模糊PID系统仿真  54-55
  4.6 本章小结  55-56
5 监控程序设计和数据采集系统的组建  56-69
  5.1 自吸式液化气梭式窑的控制  56-60
    5.1.1 控制界面设计  56-58
    5.1.2 硬件设计的总体方案  58-59
    5.1.3 煤气阀门控制的设计  59
    5.1.4 助燃空气控制设计  59-60
    5.1.5 排烟闸板控制设计  60
  5.2 虚拟仪器的硬件结构  60-63
    5.2.1 通用仪器硬件部分  61-63
    5.2.2 虚拟仪器硬件部分  63
  5.3 基于LabVIEW的监控平台设计  63-68
    5.3.1 系统界面设计  64-65
    5.3.2 系统流程设计  65-68
  5.4 本章小结  68-69
6 总结与展望  69-71
  6.1 总结  69-70
  6.2 系统展望  70-71
致谢  71-72
参考文献  72-74
附录A:模糊PID控制算法的程序后面板  74-75
附录B:温度信号采集的程序后面板  75

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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 > 监视、报警、故障诊断系统
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