煤气混合增压过程智能控制研究

【摘要】： 高炉煤气和焦炉煤气是钢铁企业生产过程中产生的副产品,经混合、增压后供轧钢等单位使用。做好煤气的处理、使用工作,不仅节约能源减少环境污染,还能为企业降低巨额生产成本。热值和压力是混合煤气最重要的两个质量指标,是影响轧钢、发电等用户安全稳定生产最重要的因素。 煤气混合是通过控制高、焦煤气管道上多组阀门的开度,对不同煤气的流量进行控制,达到混合后的煤气热值稳定在目标范围;煤气增压是利用离心式鼓风机将低压力提升到高压力,满足混合煤气用户对压力的要求。煤气混合增压是一个高度复杂的工业过程,具有多变量强耦合、非线性、不确定性、时变及难以建立数学模型等特性。本文以某钢铁公司3号煤气站为研究对象,在深入了解、分析煤气混合增压过程的特点和控制要求,基于模糊控制、专家控制、智能解耦等先进控制技术,提出一种集成智能控制策略。本文,首先根据该冶金企业对混合煤气热值和压力要求,提出并分别设计出了热值模糊调节和混压模糊调节,对混合过程单回路控制。其次针对煤气混合过程中热值和压力之间的严重耦合作用,提出并设计了一个双输入双输出的模糊智能解耦控制器,有效地消除煤气混合过程中各变量的耦合。最后针对鼓风机增压过程中混压的扰动,采用二自由度专家控制策略,用前馈专家控制算法很好的补偿了混压对鼓风机压力控制的扰动。同时针对煤气调节蝶阀的流量特性,设计一阀门专家调节环节,协调几组高、焦阀门之间的动作,以提高系统控制性能。 最后利用MATLAB对控制系统建模并进行仿真,结果显示本文设计的煤气混合增压集成智能控制策略是先进可行、稳定可靠的,且能够通过软件融合进现有控制平台中,减少现场应用的投资费用。故本文所研究的智能解耦控制系统能够有效地提高混合煤气热值和压力的稳定性,具有实际推广价值。 【关键词】：冶金煤气 混合增压 智能控制
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP273.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 研究背景及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-9
• 1.3 本文的研究目标和内容9-10
• 1.4 论文章节安排10-11
• 第二章 控制系统总体设计11-17
• 2.1 生产工艺描述及控制对象分析11-13
• 2.2 控制对象分析13-14
• 2.3 煤气混合增压智能解耦控制设计14-16
• 2.4 小结16-17
• 第三章 煤气混合智能控制设计17-44
• 3.1 解耦算法模型设计17-21
• 3.1.1 解耦控制17-19
• 3.1.2 热值与压力解耦控制模型19-21
• 3.2 单回路控制策略21-35
• 3.2.1 模糊控制简介21-23
• 3.2.2 模糊控制器设计方法23-24
• 3.2.3 热值模糊控制器设计24-28
• 3.2.4 混压模糊控制器设计28-32
• 3.2.5 专家控制策略32
• 3.2.6 专家控制原理32-34
• 3.2.7 专家控制器设计34-35
• 3.3 模糊解耦控制35-40
• 3.4 蝶阀控制器设计40-43
• 3.4.1 阀门串联工作特性40
• 3.4.2 阀门并联工作特性40-42
• 3.4.3 蝶阀专家控制器42-43
• 3.5 小结43-44
• 第四章 鼓风机增压控制设计44-47
• 4.1 煤气压力控制结构44-45
• 4.2 控制算法45-46
• 4.2.1 反馈专家控制器设计45
• 4.2.2 前馈专家控制器设计45-46
• 4.3 小结46-47
• 第五章 系统仿真47-55
• 5.1 精确被控对象仿真48-49
• 5.2 改变惯性时间常数τ仿真49-50
• 5.3 改变纯滞后时间t 仿真50-51
• 5.4 改变被控对象传递函授增益k 仿真51-52
• 5.5 抗干扰仿真52-54
• 5.6 小结54-55
• 第六章 结论与展望55-57
• 参考文献57-59
• 致谢59

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