高炉热风炉智能控制系统

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高炉热风炉是一个分布参数,非线性、时变、多变量紧密耦合的被控对象,其中燃烧控制是提高风温、节约能源和安全生产的关键,由于传统的、完善的高炉热风炉燃烧自动化系统采用数学模型计算所需的加热煤气流量和助燃空气流量,数学模型相当复杂,还需设置昂贵煤气成分分析仪,故投资大,维护困难。因而这种数学模型虽然有效但在国内除宝钢以外,很少有工厂采用。大部分是手动控制。 模糊控制为热风炉燃烧控制提供了一种新方法。本文在比较了目前热风炉燃烧控制系统各种控制方法的优缺点后,针对热风炉燃烧控制的特点,将模糊控制技术、神经网络相结合,提出了一种基于模糊神经网络方法用于热风炉燃烧控制。该方法充分考虑了系统非线性、难以建模和具有强耦合性的特点,应用模糊RBF网络对模糊规则进行快速提取,通过模糊神经网络对熟练工人的控制经验学习,解决了模糊控制应用中规则难以获取的难题,实际控制效果充分的表明,本文提出的模糊神经网络方法,易于实现,有效地解决目前热风炉燃烧自动控制的难题。 第一章 介绍了智能控制的发展,热风炉燃烧智能控制的国内外发展情况。 第二章 介绍“广钢3#热风炉结构和工艺要求。 第三章 介绍了模糊控制、神经网络和模糊神经网络的基本控制原理,讨论了通过模糊RBF神经网络由实验数据对模糊规则进行快速提取原理,引进效验熵确定模糊规则数,并对模型进一步优化方法。 第四章 讨论燃烧控制系统的控制原理,并应用第三章的方法对燃烧模糊控制系统进行设计,设计了拱顶温度模糊控制器,废气温度模糊控制器,讨论了炉热智能学习方法,设计了炉热模糊学习规则。 第五章 介绍了采用德国SIEMENS的PCS7过程控制系统,硬件结构和特点。设计了由PCS7组成的高炉热风炉控制系统。 第六章 讨论了采用PCS7实现热风炉智能控制的软件设计,介绍了包括换炉控制、燃烧模糊控制以及下装调试的实现过程。 第七章 介绍了实际运行结果和结论。
第一章 绪论第6-14页
    1.1 智能控制及其发展第6-9页
        1.1.1 控制理论的发展第6页
        1.1.2 传统控制理论存在问题第6-7页
        1.1.3 智能控制及其功能特点第7页
        1.1.4 模糊神经网络第7-9页
    1.2 热风炉智能控制系统第9-12页
        1.2.1 研究背景第9-10页
        1.2.2 国内热风炉控制系统现状及存在的问题第10-12页
    1.3 本论文所做的工作第12页
    1.4 本论文的内容组织第12-14页
第二章 高炉热风炉工艺流程及控制要求第14-20页
    2.1 广钢3第14页
    2.2 3第14-15页
        2.2.1 单座热风炉阀门第14页
        2.2.2 热风炉公用系统阀门第14-15页
    2.3 热风炉工艺流程及工艺控制要求第15-20页
        2.3.1 热风炉工艺流程第15-18页
        2.3.2 热风炉换炉操作方式第18页
        2.3.3 非正常换炉操作及事故处理第18-19页
        2.3.4 高炉热风炉仪表控制要求第19-20页
第三章 模糊控制模型结构与学习算法第20-32页
    3.1 模糊控制系统第20-24页
        3.1.1 模糊控制的基本原理第20页
        3.1.2 模糊控制器设计的基本方法第20-24页
    3.2 运用神经网络获取模糊规则第24-32页
        3.2.1 人工神经元模型第24-25页
        3.2.2 人工神经网络模型第25页
        3.2.3 人工神经网络的学习方式第25-26页
        3.2.4 RBF神经网络第26-32页
第四章 热风炉燃烧过程智能控制第32-40页
    4.1 热风炉的燃烧过程第32页
    4.2 热风炉燃烧控制系统方框图第32-33页
    4.3 燃烧模糊控制器设计第33-37页
        4.3.1 最佳空燃比模糊神经网络第33-35页
        4.3.2 废气温度模糊神经网络第35-37页
    4.4 炉热学习系统第37-40页
        4.4.1 模糊控制器的结构第38页
        4.4.2 模糊控制规则第38-40页
第五章 高炉热风炉电气控制系统硬件系统第40-47页
    5.1 系统结构及配置第40-42页
    5.2 系统及其部件介绍第42-47页
        5.2.1 工程师站第42-44页
        5.2.2 总线系统第44-45页
        5.2.3 SIMATIC AS416可编程控制器第45-46页
        5.2.4 ET200分布式I/O第46-47页
第六章 高炉热风炉智能控制系统的软件设计第47-63页
    6.1 高炉热风炉基础自动化部分软件设计第47-54页
        6.1.1 热风炉控制系统的控制结构第47-48页
        6.1.2 高炉热风炉基础自动化部分程序流程图第48-51页
        6.1.3 SFC顺序控制系统的建立第51-53页
        6.1.4 单层阀门控制层工作原理第53-54页
    6.2 SIMATIC S7模糊控制软件设计第54-57页
        6.2.1 SMATIC S7模糊控制的结构第54-56页
        6.2.2 热风炉燃烧模糊控制器软件设计第56-57页
    6.3 系统功能图第57-60页
        6.3.1 系统功能图介绍第57-58页
        6.3.2 系统功能图的建立第58-60页
    6.4 下载和调试程序第60-63页
        6.4.1 下载程序到可编程控制器第60-61页
        6.4.2 用变量表测试程序第61-63页
第七章 在广钢球式热风炉中的应用及结论第63-68页
    7.1 系统现场运行数据第63-66页
    7.2 结论第66-68页
参考文献第68-70页
ABSTRACT第70页
致谢第71-72页
附录 作者攻读硕士期间发表的论文和完成的项目第72页
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