鋁用陽(yáng)極焙燒爐控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、碳素陽(yáng)極焙燒是鋁工業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),陽(yáng)極焙燒質(zhì)量的好壞直接影響電解鋁的質(zhì)量、電流效率、能耗以及環(huán)保等。陽(yáng)極焙燒質(zhì)量與生產(chǎn)的原材料性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、碳素顆粒組成、瀝青用量等有關(guān),而最重要的是焙燒過(guò)程中升溫曲線控制的精度和溫度場(chǎng)的均勻性對(duì)陽(yáng)極炭塊的質(zhì)量有著決定性的要求。因此,提高陽(yáng)極焙燒技術(shù)是改善陽(yáng)極焙燒質(zhì)量的關(guān)鍵,也是目前鋁電解工業(yè)研究的重要課題。
　　 本文闡述了目前國(guó)內(nèi)外陽(yáng)極焙燒技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r,以及國(guó)內(nèi)陽(yáng)極焙燒技術(shù)和國(guó)際先進(jìn)水平

2、的差距,介紹了陽(yáng)極焙燒過(guò)程中的影響因素、焙燒原理和工藝、整個(gè)焙燒過(guò)程(原料貯存和前處理、煅燒、振動(dòng)成型、焙燒)等,分析了目前陽(yáng)極焙燒控制系統(tǒng)研究工作的優(yōu)勢(shì),以及在實(shí)際工程應(yīng)用中存在的問(wèn)題和不足。本文重點(diǎn)是結(jié)合碳素陽(yáng)極焙燒爐對(duì)溫度的技術(shù)要求,系統(tǒng)的研究了常規(guī)PID控制和模糊控制各自的特點(diǎn),將兩種控制方法相互結(jié)合,構(gòu)成模糊自適應(yīng)PID控制器,使其發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。PID控制與模糊控制有多種結(jié)合方式,本文采用的模糊自適應(yīng)PID控制算法,該算法是

3、找出PID三個(gè)參數(shù)與誤差和誤差變化量之間的模糊關(guān)系,在運(yùn)行過(guò)程中不斷地檢查誤差和誤差變化量,根據(jù)模糊控制原理對(duì)三個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線修改,從而使被控對(duì)象具有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能。文中根據(jù)被控對(duì)象的特點(diǎn),完成了模糊自適應(yīng)PID控制器的設(shè)計(jì),闡述了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程。為了更好的滿(mǎn)足陽(yáng)極焙燒生產(chǎn)的需要,本文采用西門(mén)子可編程控制器S7-300為控制核心進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)編程的方式實(shí)現(xiàn)模糊自適應(yīng)PID控制算法,采用離線計(jì)算的方式將模糊規(guī)則制成模糊查詢(xún)表,通過(guò)

4、在線的方式查詢(xún)模糊控制量的輸出,最后將PID參數(shù)校正值與基準(zhǔn)值相加,獲得PID參數(shù)瞬時(shí)值,進(jìn)行PID運(yùn)算,得到的控制量施加于控制對(duì)象執(zhí)行器。最后,本文對(duì)不同的控制方法在MATLAB/Simulink軟件中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),重點(diǎn)對(duì)模糊自適應(yīng)PID控制進(jìn)行了仿真調(diào)試。通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析比較,得出采用模糊自適應(yīng)PID控制的方法更能滿(mǎn)足陽(yáng)極焙燒的技術(shù)要求,既利用了模糊控制適應(yīng)能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)特性好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn),又利用PID控制消除了系統(tǒng)靜差,