工业加热炉模糊控制仿真研究

工业加热炉模糊控制仿真研究

一、工业加热炉的模糊控制仿真研究(论文文献综述)

刘云鹏[1](2021)在《蓄热式推钢加热炉炉内流场分布与传热过程数值模拟》文中指出轧钢加热炉是钢坯轧制前重要的加热设备,其主要性能的优劣性决定着轧钢生产的生产成本、产品质量、生产线的正常运转等,因此轧钢加热炉内温度场、流场、烟气排放物以及钢坯的传热过程温度场的研究对提高钢坯的轧制质量和钢铁企业的生产效益具有重要的价值。本文以蓄热式推钢加热炉作为研究对象原型,研究了加热钢坯材料属性及其在炉内传热过程等。首先,针对钢坯在蓄热式推钢式加热炉的变节奏烧钢传热过程做了有限元模拟分析。将流场作为边界条件和初始条件,详细分析了钢坯的对流换热系数、辐射换热系数;同时考虑实际工况,以辐射传热为主,换算为等效热吸收系数,进行了三维瞬态温度场的有限元分析,可为加热炉炉内流场优化设定奠定理论基础。其次,以钢坯和炉膛温度互为边界条件,耦合换热过程和燃烧热交换规律,建立了该蓄热式推钢加热炉内的燃料燃烧、炉气分布、温度分布的数学模型。在Fluent中采用k-ε双方程湍流模型、P-1辐射传热模型、PDF燃烧模型、NOx生成机理模型,对炉膛内部进行了流场分析,得到了温度场和流场的可视化分布。另外,研究了加热炉烟气排放物的污染气体排放规律。综合流场分布、温度场分布以及烟气排放物规律,对加热炉喷口角度、空气和燃气预热温度、空燃比等操作参数进行了改进,为现场生产操作参数改进提供了实际理论指导。最后,参考黑匣子实测数据,分析了加热炉钢坯温度变化与炉内气氛的级联关系,仿真结果与实例规律基本相符,验证了仿真模型数值分析的可靠性。这可为蓄热式推钢加热炉的钢坯加热工艺优化和加热制度优化提供参考依据,根据仿真模拟结果,改进了加热炉喷口角度、空气和燃气预热温度、空燃比等参数,分析了改后的蓄热式推钢加热炉各项指标的增优程度,以达到节能降耗的目的。

葛军成[2](2020)在《加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的设计》文中指出随着可持续发展战略的不断推进,冶金、石化等行业的节能减排、绿色制造已经提到了首要位置。冶金工业中的加热炉既是生产过程中的关键设备之一,也是重点能耗设备,在保障钢坯加热质量的前提下,精准控制炉温、提高燃烧效率、降低废气排放已成为重要研究课题。目前加热炉温度控制发展现状,仍存在诸多问题:炉内钢坯温度难以准确测量,无法保证钢坯质量,极易造成“过烧”现象;加热炉燃烧效率低,根据热值变化无法精确调节相应流量等。本论文以冶金加热炉为研究目标,开发一套加热炉效能在线智能检测与优化控制系统。本系统采用全视场红外测温装置及激光光谱吸收检测设备,分别获取钢坯表面温度及炉膛气体成分含量信息,实现加热炉效能的在线智能检测,并依此信息为基础,结合其它原有检测设备(炉膛热电偶、煤气热值测试仪等)所获取的信息,一同输入到二级控制模型[1]中,实现对模型的验证与优化,通过调节空气流量与煤气流量实现闭环反馈,提高加热炉的热效率。本论文主要研究内容如下:(1)以加热炉炉内温度控制为研究背景,研制出一套高精度红外全视场温度测量装置,实时获取钢坯表面温度,为炉内温度分布及钢坯加热模型提供直接、有效的验证手段;(2)采用小型化自带冷却与温控的高精度角反射式激光气体检测装置,实时监测炉膛内燃烧气体(CO、O2)含量,为实现加热炉完全燃烧和低氧燃烧控制提供有效监测手段,也有利于节能减排和减少钢坯氧化烧损的实现;(3)将钢坯表面温度和炉膛气氛含量等参数引入加热炉二级系统,对现有模型进行验证及模型优化提供依据,并为最终实现优化控制奠定了基础;(4)对加热炉智能优化控制进行了方案设计和理论分析;(5)为系统设计了一套应用软件,实时显示钢坯温度和炉内氧气、一氧化碳含量,实现在线智能监测以及远程数据访问;(6)应用结果与分析。

周信[3](2020)在《基于模糊RBF神经网络PID的加热炉温度控制系统设计》文中提出加热炉作为钢铁领域轧钢热处理中的一个重要设备,其炉温控制效果和自动控制水平直接关系到钢坯的质量与产量,而加热炉的炉温控制较为复杂,炉膛中的燃气燃烧过程受到外界多个因素影响,且炉温控制系统具有非线性、纯滞后、大惯性、强耦合等特点,因此使用常规的控制方法很难实现对炉温进行精确有效的控制。为此,本文提出将模糊推理、RBF神经网络和常规PID调节器相结合的控制策略,并将该控制策略应用到加热炉温度控制之中。首先,在详细分析加热炉温度控制系统工作原理的基础上,提出利用即具有模糊系统推理能力又具有RBF神经网络自学习能力的RBF神经网络在线识别PID调节器的比例、积分、微分的控制策略,并将该控制策略应用到加热炉温度控制系统中。仿真结果表明:本文提出的模糊RBF神经网络PID算法与常规PID、模糊PID、RBF神经网络PID相比,模糊RBF神经网络PID具有响应快、超调小、抗干扰能力强等优点。其次,结合轧钢热处理过程的要求,针对步进式加热炉给出了烟道和水封槽检测系统、空气和煤气主管道检测控制系统、上均热段检测控制系统、下均热段检测控制系统、三上加热段检测控制系统、三下加热段检测控制系统、二上加热段检测控制系统、二下加热段检测控制系统、一上加热段检测控制系统、一下加热段检测控制系统、炉底冷却水和氮气检测控制系统等子系统的设计方案,及加热炉控制系统的软件设计方案。并将该设计方案应用到在某钢厂的轧钢热处理控制过程,经过离线测试表明,该系统能够满足生产线上对钢坯进行均匀加热的要求,具有实用性。

徐峥[4](2020)在《电加热炉温度系统的控制方法研究与应用》文中研究表明在工业生产过程中,温度是最常见的控制参数,为了实现温度控制过程的高效稳定运行,通常需要控制温度快速稳定的达到设定值。针对温度控制过程中存在的大惯性、大延迟等特点,传统的控制方法很难满足现代工业生产的要求,因此有必要研究新的控制方法。本文以SXF-4-10型电加热炉系统作为被控对象,提出了以下的优化控制方法:首先,提出了一种二自由度广义大琳响应控制(Generalized-Dahlin Response Control,GDC)算法。该方法利用广义预测输入算法的预测未来轨迹思想,引入广义输入过程对离散化模型的控制量与输出量进行模型预处理,从而优化了电加热炉系统开环稳定性。为了进一步提升电加热炉系统响应速度,根据简单模型预测控制(Simple Model Predictive Control,SMPC)思想与Dahlin算法相结合,设计了一个二自由度的GDC控制器,实现系统的快速响应性能,并通过扰动实验验证了二自由度GDC控制器的扰动抑制能力。最后通过仿真和应用对该控制方法进行评估,结果表明该算法具有快速的设定值跟踪特性和抑制扰动特性。其次,针对电加热炉系统的整数阶模型精度不足问题,提出了一种分数阶模型改进的二自由度广义控制(Generalized Control method based on Fractional Order Model,FGC)方法。为了简化系统控制器对分数阶模型的处理,本文采用Oustaloup近似法将分数阶模型近似为高阶整数阶模型。通过广义输入对该模型进行预处理,并结合偏差增益参数设计了新型二自由度广义控制器,进一步提高温度控制过程的快速响应性能。最后将该算法应用于电加热炉炉温控制过程,通过对实验数据的对比分析,证明了改进算法的有效性。

李孜伟[5](2019)在《工业过程的二自由度PID控制算法研究》文中进行了进一步梳理在自动控制领域中,由于比例-积分-微分(PID)控制器具有较多的优点而被广泛应用。但是,实际生产过程中被控对象存在大时滞,使得控制器的调节变得复杂。单纯的PID控制策略不再能满足控制要求,面临着巨大的挑战。工业过程控制中,一般的控制器在控制性能方面总是只能顾此失彼,从而想实现现代化的高精度控制效果往往不尽如人意。而二自由度控制的控制目标是通过不同的控制器进行独立设计从而使系统的设定点跟踪和抗干扰抑制性能都能够单独进行控制,这样主要的两个性能指标都能同时得到优化,实现所需要的控制效果。目前所提出的二自由度控制方法在控制器结构、控制器参数整定以及控制性能等方面还存在很多待解决的问题。基于这样的背景,需要通过改进的二自由度控制方法来解决上述的问题以达到理想的控制目标。本文针对工业控制领域中具有代表性的过程控制对象,研究了二自由度PID控制器的解析设计方法,设计的控制器结构简单、参数整定方便,通过对两个可调参数的整定,可以使得系统同时具有良好的设定点跟踪和干扰抑制特性,仿真研究证明了本文算法的有效性。具体的工作可分为三部分:第一部分研究了一种二自由度内模PID控制器的设计。针对稳定的时滞过程,将控制回路间相互作用的影响视为对回路的干扰,采用二自由度结构结合内模控制IMC)理论设计控制器,同时,采用全极点逼近对时滞项进行逼近,针对不同的过程采取不同的参数整定方法,以减小计算量,仿真结果证明了该方法能够同时兼顾设定点跟踪性能和抗干扰抑制性能;第二部分是针对化工过程中具有代表性的不稳定一阶时滞过程,设计了一种统一的二自由度控制结构,它由内部镇定控制器、设定值前馈控制器和反馈控制器组成,结构相对简单,保证了在不稳定过程情况下依然能够保持良好的控制性能;第三部分是通过将Smith控制结构进行改进,并结合了内模控制理论思想,研究了一种二自由度Smith预估控制方法,把系统的设定值跟踪特性和干扰抑制特性解耦,通过控制器的设计,使系统具有良好的控制性能,控制算法简单,参数整定方便。

杜卫达[6](2019)在《蓄热式加热炉燃烧系统控制策略研究》文中研究指明蓄热式加热炉作为重要的热工设备,广泛应用于冶金领域中。加热炉在工作过程中受到的随机干扰较多,炉温具有非线性、大滞后、大惯性等特点。炉温控制效果的优劣将直接影响最终产品的质量、能源消耗以及锻造设备的寿命。随着我国各行业对钢材性能的要求不断提高,传统的PID炉温控制系统很难生产出较高质量的钢材,因此提高加热炉的控制性能对钢铁行业的发展具有重大意义。本课题以某钢厂锻造车间的2#蓄热式锻造加热炉为研究对象,针对目前加热炉存在的炉温超调量大、波动较大、空燃比难以控制等问题,提出了一种基于智能控制理论的加热炉控制方案。首先,分析了加热炉燃烧机理及空燃比和空气过剩系数的关系,并通过分析加热炉的炉温特性,确定了炉温-燃烧串级控制方案。从蓄热式锻造加热炉的工艺出发,研究燃烧控制策略,通过比较分析双闭环比值控制、单交叉限幅控制、双交叉限幅控制这三种燃烧控制,确定了双交叉限幅燃烧控制为最佳的燃烧控制策略。其次,针对加热炉经常受到燃气压力的波动和燃气热值的变化以及频繁的出料进料等因素的影响,指出采用常规PID难以实现高精度的控制要求,因此引入了的模糊智能控制对主控制器进行改进,提出模糊PID控制方案,并根据加热炉的工况对模糊PID控制器进行了设计。将加热炉控制系统在Matlab中仿真,其中主控制器分别采用模糊PID算法和PID算法,并对这两种控制器的仿真结果进行了比较分析,确定了模糊PID算法的优越性。最后,给出了基于S7-300 PLC的蓄热式加热炉控制系统工业实施方案,设计了包括主流程界面、参数设定界面、历史曲线界面等组态界面,并采用模块化编程的方式实现了模糊PID算法。本论文对蓄热式锻造加热炉控制系统特性进行了全面的分析,设计了炉温-燃烧串级控制系统,确定了双交叉限幅的燃烧控制方式,并对串级控制系统的主控制器进行了改进,通过仿真对比研究,验证了模糊PID的优越性,介绍了工业实现的具体步骤。不仅为学术研究提供了参考价值,也在工程应用有一定的价值。

宋瑞祥[7](2017)在《基于机器视觉的步进梁出炉钢坯位置检测系统研究》文中研究说明步进式工业加热炉作为当今钢厂轧钢生产线的关键工序,是钢坯生产必须经过的加热处理设备,对轧钢生产线的平稳运转起着至关重要的作用,所以在自动化生产钢坯的过程中,步进式加热炉能否正常运转对钢厂的运转至关重要。掉钢故障为步进式加热炉生产过程中易发生故障之一,由于加热炉内的温度可以达到千度以上,当掉钢故障发生时,处理起来费时费力,严重影响钢厂生产。因此,本文利用钢厂现有的设备,并联硬盘录像机与计算机,提出基于机器视觉的步进梁出炉钢坯位置检测系统研究,对加热炉内钢坯进行实时监控,避免故障的发生。主要研究内容如下:根据钢厂现有的设备,设计检测系统的硬件结构,并阐述了整个检测系统的工作流程;图像预处理部分:由于截取到的帧图像发生几何形变而且无法看清远端钢坯,所以本文对截取到的帧图像先进行透视变换,解决透视形变问题,又由于图像质量不高,必须对图像进行增强处理以强化所需的图像特征,对于该问题本文采用了基于形态学的图像增强方法,提高图像边缘与背景的对比度。边缘提取部分:因为图像存在过多噪声,直接使用分水岭算法会出现过分割现象,所以先对图像进行形态学重构与局部极小值标定操作,经这两步操作后,分水岭算法能够很好的分割出钢坯前边缘直线,然后利用Hough变换提取钢坯前边缘直线。距离计算部分:通过计算提取到的钢坯前边缘直线与事先得到的炉门后边缘直线之间的距离,即可得钢坯到炉门的距离;分析钢坯位置检测系统的软件方法,本文开发平台选用Visual studio 2012,函数库选用OpenCV图像处理库与VS自带函数库,采用c/c++语言编写图像处理程序。仿真结果表明,透视变换很好的解决了图像几何形变问题,以图像分割效果作为图像增强评价标准,可知基于形态学的图像增强方法是最适合本文的,改进后的分水岭算法克服噪声干扰,较准确得到图像前边缘。通过对钢坯检测系统所得到的数据进行分析可知,本系统较的准确得到了钢坯位置,实现了对钢坯位置的实时监控。

卫广太[8](2016)在《火筒式加热炉控制方法研究及应用》文中研究表明火筒式加热炉是油气集输过程中广泛使用的加热设备,其具有结构简单、制造容易、使用方便等优点,被油田广泛采用。主要作用是对进入筒内的原油进行加热,利用原油中各成分熔点不同进而进行各物质分馏。工业加热炉都具有体积庞大,局部非线性,分布复杂等特性,火筒式加热炉也不例外,这就对火筒式加热炉过程控制造成麻烦。然而,炉内温度,压力,流量及液位等参量又是必须做到自动控制的,尤其是温度控制直接影响到产品质量和生产效率。本文对火筒式加热炉进行整体过程控制系统设计,为提高控制效果,对加热炉出口段温度用模糊控制技术进行优化,并使用MATLAB软件,用SIMULINK对系统工作过程温度控制进行仿真;为节省能源,最后本文对火筒式加热炉进行节能与防护处理。仿真结果表明该设计能满足火筒式加热炉控制系统控制工艺要求,控制效果良好,具备实际运行的条件,可以通过实际投运生产验证本文设计方法的可行性。

许萍[9](2016)在《天然气分子筛脱水装置设计与控制研究》文中研究指明脱水装置是对原料天然气进行净化处理的重要单元,为保证脱除饱和水后的净化天然气能够达到出厂要求,在设计脱水装置时必须严格遵循相关设计标准,全面考虑工艺条件,合理设计工艺流程,确保脱水后的产品气满足露点要求。近年来,随着天然气需求量的不断增加,国内外大型气田陆续开发,新建天然气净化厂逐步投产,天然气净化受到了广泛关注。作为天然气处理的重要环节,脱水装置的设计与控制研究具有重要意义。本文以哈萨克斯坦让纳若尔油田湿气回注工程为研究背景,以日处理量为430×104m3/d的天然气分子筛脱水装置为研究对象,介绍其工艺流程。选用P-R方程建立脱水装置的HYSYS稳态工艺模型,模拟运行得出工艺参数。设计分子筛吸附塔,拟合吸附曲线和穿透曲线,研究其吸附性能,经吸附操作后干气的水露点低于-40℃,符合设计要求。分析分子筛再生、冷却控制系统,建立压力、流量调节阀的数学模型,研究调节器算法,运用MATLAB Simulink仿真,实现系统压力和流量的稳定控制,保障装置的生产安全。分析再生环节加热炉温度控制系统,设计再生气出口温度串级控制方案,针对被控过程大时滞和难以取得精确数学模型的特点,在传统PID控制的基础上,采用Smith预估器和模糊控制对温度控制系统进行改进。Simulink仿真结果表明,改进后的系统响应速度明显加快,调节时间大幅缩短,抗干扰能力显着增强,取得了理想的控制效果。最后采用罗克韦尔ControlLogix1756系列PLC和EVIEW 5000组态软件实现了分子筛脱水装置的远程监控。

袁婧[10](2016)在《柴油加氢装置关键环节控制方案研究》文中进行了进一步梳理柴油加氢技术是现今国内外对柴油进行脱硫处理的通用手段,直馏柴油在加氢装置中通过加氢反应脱除其中的硫、氮等元素,以降低产品中的硫含量并提高十六烷值,使产品更符合市场需求。柴油加氢装置是炼油企业的重要装置,其操作处于高温、高压、临氢环境中,需要对各生产环节进行监控,从而保证加氢装置的长周期稳定运行。首先,本文介绍了洛阳石化260万吨/年柴油加氢装置的工艺流程,阐述了相关工艺参数对加氢反应的作用,分析了反应温度对反应深度、反应速率、产品质量和产率的影响,针对柴油加氢装置中现有反应温度控制方案的不足,提出了加热炉出口温度Smith串级控制方案和Dahlin-Smith串级控制方案,通过仿真对比分析,结果表明采用Dahlin-Smith串级控制方案能够达到较好的控制效果。其次,本文对循环氢及循环氢压缩机在装置内的作用和对装置平稳运行的重要性进行阐述,分析了喘振的成因和其对机组及装置的危害,针对柴油加氢装置中离心式循环氢压缩机防喘振控制方案进行研究,提出了更符合现场生产情况的压缩机防喘振控制线,及压缩机防喘振模糊控制方案。在固定转速和变转速运行工况下,通过对该控制系统及现有PID控制系统进行仿真与对比,结果表明防喘振模糊控制系统能够取得较好的控制效果,减少压缩机的无用功,能够避免由于循环氢回流过多造成的氢分压波动,减少氢耗避免能量浪费等。通过本文对柴油加氢装置关键环节控制方案的研究与改进,得到了更加符合生产运行现况的加热炉和循环氢压缩机防喘振控制方案,能够为装置的高效生产和操作控制提供便利,也能够为其他化工装置内的大时滞被控对象和离心式压缩机的控制提供方案借鉴。

二、工业加热炉的模糊控制仿真研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、工业加热炉的模糊控制仿真研究(论文提纲范文)

(1)蓄热式推钢加热炉炉内流场分布与传热过程数值模拟(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 当前钢坯加热存在的问题
    1.2 加热炉在钢铁行业中的地位和作用
    1.3 目前蓄热式推钢加热炉存在的主要问题
    1.4 流场数值模拟仿真在加热炉中的应用
        1.4.1 加热炉流场数值模拟的意义
        1.4.2 国内外加热炉数值模拟的研究现状
    1.5 本文研究意义和研究内容
第2章 蓄热式推钢加热炉整体组成及传热机理
    2.1 蓄热式推钢加热炉整体设备组成
        2.1.1 蓄热燃烧基本工艺
        2.1.2 加热炉炉温控制二级模型基本原理
        2.1.3 加热炉推钢装置的基本功能
    2.2 蓄热式推钢加热炉加热制度的制定
    2.3 被加热钢坯材料的基本属性
    2.4 蓄热式推钢加热炉的内部传热机理
        2.4.1 蓄热式推钢加热炉存在的基本传热方式
        2.4.2 蓄热式推钢加热炉耦合传热分析
        2.4.3 加热炉分区域综合传热系数及传热总能量的计算
    2.5 本章小结
第3章 炉内流场及温度场数值仿真模拟
    3.1 建模路线
    3.2 加热炉和钢坯加热过程耦合模型
        3.2.1 加热炉及钢坯仿真模型的建立
        3.2.2 加热炉及钢坯的网格划分
        3.2.3 加热炉及钢坯边界条件的确定
    3.3 蓄热式推钢加热炉及钢坯仿真模拟结果分析
        3.3.1 蓄热式推钢加热炉及钢坯温度场仿真结果分析
        3.3.2 蓄热式推钢加热炉流场仿真结果分析
    3.4 多工况下蓄热式推钢加热炉温度场及流场仿真分析
        3.4.1 喷口角度对加热炉内流场及温度场的影响规律
        3.4.2 空气、燃气预热温度对加热炉内温度场及流场影响规律
        3.4.3 空燃比对加热炉内温度场及流场影响规律
    3.5 本章小结
第4章 流场变化对烟气排放物的影响分析
    4.1 技术路线
    4.2 蓄热式推钢加热炉烟气排放物国家标准
    4.3 燃烧模型、辐射模型和NO_x生成模型的选取
        4.3.1 燃烧模型的工作机理
        4.3.2 P-1 辐射模型的工作机理
        4.3.3 NO_x生成模型的工作机理
    4.4 多工况蓄热式推钢加热炉烟气排放物的数值仿真结果分析
        4.4.1 喷口角度对烟气排放物的影响规律
        4.4.2 空燃比对烟气排放物的影响规律
        4.4.3 预热温度对烟气排放物的影响规律
    4.5 综合流场、温度场、排放物的变化规律进行操作参数改进
    4.6 本章小结
第5章 蓄热式推钢加热炉实验测试及结果分析
    5.1 蓄热式推钢加热炉的黑匣子测试及炉温检测
        5.1.1 黑匣子测试及结果分析
        5.1.2 加热炉炉温检测及结果分析
    5.2 蓄热式推钢加热炉操作参数的改进及结果分析
        5.2.1 蓄热式推钢加热炉操作参数改进
        5.2.2 蓄热式推钢加热炉操作参数改进结果分析
    5.3 不同工况下操作参数改进结果分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研项目与主要成果
致谢

(2)加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 加热炉工艺说明
        1.2.1 加热炉种类
        1.2.2 加热炉结构介绍
    1.3 研究现状
        1.3.1 温度监测研究现状
        1.3.2 气体检测研究现状
        1.3.3 加热炉燃烧优化控制研究现状
    1.4 论文主要研究内容及章节
第二章 论文相关原理知识
    2.1 钢坯温度检测基本原理简介
        2.1.1 普朗克辐射定律
        2.1.2 维恩位移定律
        2.1.3 斯蒂芬-玻耳兹曼定律
        2.1.4 基尔霍夫定律
        2.1.5 基于近红外图像比色测温技术原理
    2.2 气体检测技术基本原理
        2.2.1 可调谐二极管激光吸收光谱技术原理
        2.2.2 波长调制技术
        2.2.3 谐波检测技术
    2.3 本章小结
第三章 加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的设计与构成
    3.1 系统主要构成
    3.2 系统主要硬件介绍
        3.2.1 高精度红外全视场温度探测器
        3.2.2 角反射式气体检测激光器
        3.2.3 其他主要硬件
    3.3 系统主要功能及特点
    3.4 系统工作流程
    3.5 本章小结
第四章 加热炉在线检测技术与加热炉智能优化控制研究
    4.1 红外全视场钢坯测温模块
        4.1.1 温度标定
        4.1.2 温度模型验证
        4.1.3 红外全视场钢坯测温技术
    4.2 炉膛气体成分浓度检测模块
    4.3 加热炉智能优化控制方案设计
    4.4 加热炉智能优化控制理论分析
        4.4.1 基于阀门开度的模糊专家控制
        4.4.2 空燃比自寻优研究
    4.5 本章小结
第五章 系统软件开发设计
    5.1 软件的实现
        5.1.1 软件需求简述
        5.1.2 软件技术特点
    5.2 软件功能具体介绍
        5.2.1 软件启动及退出
        5.2.2 视频画面实时显示功能
        5.2.3 钢坯温度和炉膛气体浓度显示功能
        5.2.4 图像内画线和点击测温功能
        5.2.5 数据保存和远程访问功能
        5.2.6 OPC通信功能
        5.2.7 钢坯识别功能
    5.3 本章小结
第六章 应用结果与分析
    6.1 在线检测结果分析
        6.1.1 钢坯温度检测结果分析
        6.1.2 炉膛气体浓度检测结果分析
    6.2 系统应用结果
    6.3 本章小结
结论与展望
    1 结论
    2 展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢

(3)基于模糊RBF神经网络PID的加热炉温度控制系统设计(论文提纲范文)

中文摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 加热炉炉温控制研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 加热炉的发展
    1.3 加热炉的研究现状
        1.3.1 国内研究现状
        1.3.2 国外研究现状
    1.4 本文完成的主要工作
2.加热炉燃烧控制系统概况
    2.1 燃烧控制系统简介
    2.2 加热炉的燃烧控制系统
        2.2.1 助燃控制和燃烧气体控制系统
        2.2.2 燃烧控制方法
    2.3 加热炉燃烧控制中存在的问题
    2.4 本章小结
3.加热炉温度控制的建模和仿真
    3.1 加热炉燃烧控制模型
    3.2 基于常规PID的加热炉温度控制系统设计
        3.2.1 常规PID理论基础
        3.2.2 基于常规PID加热炉温度控制系统仿真
    3.3 基于模糊PID的加热炉温度控制系统设计
        3.3.1 模糊控制系统的组成
        3.3.2 模糊PID控制原理
        3.3.3 模糊PID控制器参数整定算法
        3.3.4 基于模糊PID加热炉温度控制系统仿真
    3.4 基于RBF神经网络PID调节器温度控制系统设计
        3.4.1 RBF神经网络的原理和结构
        3.4.2 RBF神经网络学习算法
        3.4.3 RBF网络PID整定原理
        3.4.4 基于RBF神经网络PID的加热炉温度控制系统仿真
    3.5 基于模糊RBF神经网络PID的加热炉温度控制系统设计
        3.5.1 加热炉模糊神经网络PID控制原理
        3.5.2 模糊神经网络的结构
        3.5.3 模糊神经网络各层的关系
        3.5.4 模糊神经网络PID学习算法
        3.5.5 模糊神经网络PID学习步骤
    3.6 四种PID控制仿真结果比较
    3.7 本章小结
4.加热炉温度控制系统设计
    4.1 步进式加热炉的生产工艺
    4.2 加热炉控制系统总体设计
        4.2.1 烟道和水封槽检测系统设计
        4.2.2 空气和煤气主管道检测控制系统设计
        4.2.3 上均热段检测控制系统设计
        4.2.4 下均热段检测控制系统设计
        4.2.5 三上加热段检测控制系统设计
        4.2.6 三下加热段检测控制系统设计
        4.2.7 二上加热段检测控制系统设计
        4.2.8 二下加热段检测控制系统设计
        4.2.9 一上加热段检测控制系统设计
        4.2.10 一下加热段检测控制系统设计
        4.2.11 炉底冷却水和氮气检测控制系统设计
    4.3 加热炉温度控制系统软件设计
        4.3.1 下位机软件PLC设计
        4.3.2 上位机软件WINCC设计
    4.4 本章小结
5.总结与展望
参考文献
致谢
作者简介

(4)电加热炉温度系统的控制方法研究与应用(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究概括
        1.2.1 工业加热炉的研究概况
        1.2.2 控制算法的的研究概况
    1.3 论文的总体结构安排
第2章 电加热炉系统简介与模型辨识
    2.1 引言
    2.2 电加热炉设备
        2.2.1 电加热炉的简单工作原理
        2.2.2 电加热炉组成结构介绍
    2.3 电加热炉系统建模
        2.3.1 机理建模法
        2.3.2 两点建模法
        2.3.3 电加热炉系统模型的获取
    2.4 本章小结
第3章 基于内模PID控制与传统控制的电加热炉系统应用
    3.1 引言
    3.2 PID控制器简介
        3.2.1 PID控制器结构及原理
        3.2.2 数字PID控制原理
    3.3 常规PID参数整定方法
        3.3.1 Ziegler-Nichols参数整定法
        3.3.2 Cohen-Coon参数整定法
    3.4 内模PID参数整定方法
        3.4.1 内模控制结构
        3.4.2 内模PID参数整定
    3.5 电加热炉系统应用
    3.6 本章小结
第4章 基于二自由度广义大琳响应控制的电加热炉系统应用
    4.1 引言
    4.2 广义模型预处理
    4.3 二自由度广义大琳控制器设计
    4.4 电加热炉炉温控制应用
        4.4.1 二自由度广义大琳控制方法仿真
        4.4.2 二自由度广义大琳控制方法应用
    4.5 本章小结
第5章 基于分数阶模型改进二自由度广义控制算法的电加热炉系统应用
    5.1 引言
    5.2 分数阶模型预处理
        5.2.1 分数阶微积分定义
        5.2.2 分数阶微分近似
    5.3 改进广义二自由度控制器设计
        5.3.1 分数阶模型预处理
        5.3.2 分数阶系统控制器设计
    5.4 电加热炉炉温控制应用
        5.4.1 电加热炉系统的分数阶模型辨识
        5.4.2 改进的广义二自由度控制器实验分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录

(5)工业过程的二自由度PID控制算法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 PID控制研究现状
        1.2.2 二自由度PID控制研究现状
    1.3 本文的主要工作内容及安排
第二章 理论基础
    2.1 基本的PID控制算法
    2.2 传统的PID调节方法
    2.3 二自由度控制
        2.3.1 二自由度控制原理
        2.3.2 二自由度控制典型结构
    2.4 本章小结
第三章 稳定过程的二自由度内模PID控制器设计
    3.1 引言
    3.2 传统的内模控制结构
    3.3 二自由度内模控制结构的设计
    3.4 稳定过程的控制器整定方法
        3.4.1 一阶时滞过程控制器整定
        3.4.2 二阶时滞过程控制器整定
    3.5 仿真研究与分析
        3.5.1 一阶加时滞过程对象的仿真分析
        3.5.2 二阶加时滞过程对象的仿真分析
    3.6 本章小结
第四章 不稳定过程的二自由度PID控制器设计
    4.1 引言
    4.2 不稳定过程的二自由控制结构
    4.3 控制器的设计
    4.4 仿真研究
    4.5 本章总结
第五章 改进的二自由度Smith预估控制
    5.1 引言
    5.2 常规的Smith预估算法
    5.3 改进的二自由度Smith预估控制算法
    5.4 控制器的设计整定方法
        5.4.1 一阶时滞过程的控制器设计
        5.4.2 二阶时滞过程的控制器设计
    5.5 仿真研究
    5.6 本章总结
第六章 总结与展望
    6.1 论文研究工作总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
附录

(6)蓄热式加热炉燃烧系统控制策略研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
    1.4 本章小结
第2章 蓄热式加热炉概况
    2.1 加热炉的工艺及分类简介
        2.1.1 室式炉
        2.1.2 蓄热式加热炉
    2.2 蓄热式锻造加热炉简介
        2.2.1 蓄热式锻造加热炉的整体结构
        2.2.2 蓄热式锻造加热炉的燃烧控制系统
    2.3 蓄热式锻造加热炉亟待解决的问题
    2.4 本章小结
第3章 蓄热式加热炉燃烧控制策略研究
    3.1 加热炉燃烧机理分析
        3.1.1 空燃比与空气过剩系数的关系分析
        3.1.2 蓄热式加热炉所需空气量分析
    3.2 加热炉温度回路控制方法研究
    3.3 燃烧控制策略研究
        3.3.1 双闭环比值控制
        3.3.2 单交叉限幅控制
        3.3.3 双交叉限幅控制
    3.4 模糊控制在炉温控制中的应用
        3.4.1 模糊控制原理简介
        3.4.2 模糊控制器的组成
        3.4.3 模糊PID控制
        3.4.4 模糊PID控制器的设计流程
    3.5 本章小结
第4章 蓄热式加热炉控制器设计与仿真研究
    4.1 炉温控制系统设计方案的介绍
    4.2 模糊PID控制器的设计
        4.2.1 模糊PID结构分析
        4.2.2 模糊化处理的确定
        4.2.3 模糊规则的确定
        4.2.4 输出清晰化的确定
    4.3 加热炉控制系统仿真与研究
        4.3.1 仿真软件介绍
        4.3.2 加热炉控制模型的建立
        4.3.3 模糊PID控制器的建立
        4.3.4 控制系统仿真研究
    4.4 本章小结
第5章 蓄热式加热炉控制系统的工业实现
    5.1 现场元件的选型
        5.1.1 温度传感器的选型
        5.1.2 压力传感器的选型
        5.1.3 流量传感器的选型
        5.1.4 执行元件的选型
    5.2 控制系统的硬件配置
    5.3 上位机设计
    5.4 下位机设计
    5.5 总结
结论
参考文献
致谢

(7)基于机器视觉的步进梁出炉钢坯位置检测系统研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 步进式加热炉工艺介绍
    1.3 机器视觉
        1.3.1 机器视觉概述
        1.3.2 机器视觉的研究现状
        1.3.3 机器视觉的应用
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 钢坯位置检测系统的总体设计
    2.1 钢坯检测系统的硬件构成
        2.1.1 图像采集部分
        2.1.2 处理部分
    2.2 检测系统的软件设计
    2.3 检测系统的工作流程
    2.4 本章小结
第3章 基于数学形态学的钢坯边缘检测
    3.1 图像的几何变换
        3.1.1 透视效应
        3.1.2 透视变换
        3.1.3 几何变换的选取
    3.2 数学形态学
        3.2.1 二值图像形态学的基本运算
        3.2.2 灰度图像形态学的基本运算
    3.3 图像增强
        3.3.1 图像边缘定义
        3.3.2 形态学边缘检测
        3.3.3 基于形态学的图像增强
    3.4 基于分水岭算法的图像分割
        3.4.1 背景知识
        3.4.2 基于淹没算法的分水岭变换描述
        3.4.3 分水岭算法的过分割问题
        3.4.4 改进后的分水岭算法
        3.4.5 基于标记的分水岭分割
    3.5 钢坯前边缘直线提取
        3.5.1 Hough变换的基本原理
        3.5.2 Hough变换实现方法
    3.6 本章小结
第4章 钢坯位置检测系统的软件设计
    4.1 开发平台简介
        4.1.1 开发工具的选择
        4.1.2 编程环境极其配置
    4.2 软件详细设计
        4.2.1 需求分析
        4.2.2 功能需求
        4.2.3 系统框架
        4.2.4 基本图像处理函数
    4.3 本章小结
第5章 检测系统实验结果分析
    5.1 实验结果分析
    5.2 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
致谢
附录 攻读硕士学位期间发表的论文情况

(8)火筒式加热炉控制方法研究及应用(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 论文研究的目的和意义
    1.2 国内外文献综述
    1.3 先进控制方法
        1.3.1 先进控制方法的概念
        1.3.2 先进控制方法的特点
    1.4 论文研究的主要内容
第二章 火筒式加热炉控制方案设计
    2.1 火筒式加热炉结构
    2.2 工艺流程概述
    2.3 仪器仪表的选择
        2.3.1 检测元件的选择
        2.3.2 变送器的选择
        2.3.3 执行器的选择
    2.4 物料进口流量控制方案设计
    2.5 物料辐射段出口温度控制方案设计
    2.6 炉膛压力控制方案设计
    2.7 热物料出口温度控制方案设计
    2.8 本章小结
第三章 模糊控制技术在火筒式加热炉控制系统中的应用
    3.1 模糊控制技术介绍
    3.2 模糊控制系统的工作原理
    3.3 模糊控制器的组成
        3.3.1 知识库
        3.3.2 输入并进行模糊化
        3.3.3 推理和解模糊接口
        3.3.4 模糊控制器的设计步骤
    3.4 自适应模糊PID控制算法
    3.5 出口温度控制仿真
        3.5.1 各环节的数学模型
        3.5.2 火筒式加热炉出口温度PID控制仿真
        3.5.3 空燃串级比值控制仿真
        3.5.4 火筒式加热炉出口温度模糊控制仿真
    3.6 本章小结
第四章 火筒式加热炉系统的应用
    4.1 加热炉开车过程
        4.1.1 进料阶段
        4.1.2 升温阶段
        4.1.3 恒温阶段
    4.2 火筒式加热炉节能与防护
        4.2.1 火筒式加热炉工作存在的问题
        4.2.2 解决方案
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间参与的项目及发表的学术论文
致谢

(9)天然气分子筛脱水装置设计与控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的及意义
    1.2 国内外研究概况
        1.2.1 天然气脱水方法研究现状
        1.2.2 工业控制方法的发展现状
    1.3 课题来源及主要研究内容
    1.4 论文的结构安排
第2章 天然气脱水装置工艺分析
    2.1 天然气脱水方法选择
    2.2 分子筛吸附特性研究
        2.2.1 分子筛物理特性
        2.2.2 分子筛吸附理论
        2.2.3 3A分子筛吸附性能分析
    2.3 分子筛脱水工艺模型的建立
        2.3.1 分子筛脱水工艺流程介绍
        2.3.2 HYSYS建模理论基础
        2.3.3 HYSYS物流、能流设定
    2.4 本章小结
第3章 分子筛脱水吸附塔的设计
    3.1 分子筛脱水关键参数分析
        3.1.1 分子筛脱水操作周期
        3.1.2 吸附塔允许空床气速
        3.1.3 分子筛的湿容量
        3.1.4 吸附床层尺寸
        3.1.5 气体通过吸附床的压降
        3.1.6 传质区长度
        3.1.7 转效时间
    3.2 吸附塔设计流程
    3.3 脱水塔吸附性能研究
        3.3.1 分子筛吸附塔参数设计
        3.3.2 吸附曲线和穿透曲线
    3.4 本章小结
第4章 脱水装置再生冷却环节压力与流量控制
    4.1 分子筛再生和冷却环节控制分析
    4.2 调节阀特性分析与模型建立
        4.2.1 气动执行器简介
        4.2.2 调节阀的调节比
        4.2.3 调节阀的理想流量特性
        4.2.4 对数流量特性分析
        4.2.5 气体介质调节阀数学模型的建立
    4.3 系统压力和流量控制仿真
        4.3.1 调节器PID控制算法
        4.3.2 调节阀控制仿真分析
    4.4 本章小结
第5章 脱水装置再生环节加热炉出口气温度控制
    5.1 加热炉出口气温度控制分析
    5.2 加热炉温度控制方案
        5.2.1 温度单参数控制方案
        5.2.2 串级控制方案
        5.2.3 出口气温度串级控制系统设计仿真
    5.3 出口气温度Smith-PID控制
        5.3.1 Smith预估补偿原理
        5.3.2 Smith-PID温度控制系统仿真
    5.4 出口气温度Smith-模糊PID控制
        5.4.1 模糊控制的应用
        5.4.2 模糊控制原理
        5.4.3 自整定模糊PID控制器设计
        5.4.4 Smith-模糊PID温度控制系统仿真
    5.5 本章小结
第6章 分子筛脱水装置控制系统实现
    6.1 系统概述
        6.1.1 系统架构概述
        6.1.2 系统网络结构概述
        6.1.3 系统硬件配置清单
    6.2 控制系统冗余功能
        6.2.1 冗余控制器配置
        6.2.2 冗余控制器功能设置
    6.3 系统软件组态操作说明
        6.3.1 脱水装置工艺界面
        6.3.2 阀组工艺手动、自动监控界面
        6.3.3 系统参数监控界面
    6.4 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

(10)柴油加氢装置关键环节控制方案研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究目的及意义
    1.2 国内外研究概况
        1.2.1 加氢技术和加氢装置发展现状
        1.2.2 加热炉温度控制的研究现状
        1.2.3 离心式压缩机控制的研究现状
    1.3 课题来源及主要研究内容
    1.4 论文的结构安排
第2章 柴油加氢装置工艺简介
    2.1 柴油加氢装置工艺流程
        2.1.1 反应流程简述
        2.1.2 分馏流程简述
    2.2 加氢反应化学原理
    2.3 反应过程主要影响因素
        2.3.1 反应温度
        2.3.2 氢分压和反应压力
        2.3.3 氢油比
        2.3.4 进料量和空速
        2.3.5 冷氢的控制
        2.3.6 催化剂
    2.4 本章小结
第3章 反应温度控制方案研究
    3.1 柴油加氢装置反应器温度控制工艺背景
    3.2 反应器床层温度控制研究
        3.2.1 反应器床层温度控制方案
        3.2.2 床层径向温差控制方法
    3.3 加热炉出口温度控制方案
        3.3.1 加热炉出口温度控制难点
        3.3.2 加热炉出口温度与炉膛温度串级控制方案
        3.3.3 加热炉出口温度与燃料压力串级控制方案
        3.3.4 加热炉出口温度与燃料气流量串级控制方案
    3.4 加热炉出口温度控制及仿真
        3.4.1 加热炉出口温度PID控制方案
        3.4.2 加热炉出口温度Smith串级控制方案
        3.4.3 加热炉出口温度Dahlin-Smith控制方案
        3.4.4 加热炉出口温度控制方案Matlab仿真
    3.5 本章小结
第4章 压缩机防喘振控制方案研究
    4.1 循环氢压缩机在装置中的作用
    4.2 喘振现象产生原因及危害
        4.2.1 压缩机的性能曲线
        4.2.2 压缩机的喘振现象
        4.2.3 喘振现象的相关因素
        4.2.4 喘振现象的危害
    4.3 离心压缩机防喘振传统控制方案
        4.3.1 固定极限流量控制方案
        4.3.2 可变极限流量控制方案
        4.3.3 压缩机喘振控制方案分析与改进
    4.4 防喘振模糊控制方案
        4.4.1 模糊控制
        4.4.2 压缩机防喘振模糊控制器设计
        4.4.3 输入模糊化及知识库的确定
        4.4.4 模糊规则的建立
        4.4.5 输出的反模糊化
    4.5 防喘振模糊控制仿真与结果分析
        4.5.1 固定转速防喘振控制
        4.5.2 变转速防喘振控制
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

四、工业加热炉的模糊控制仿真研究(论文参考文献)

  • [1]蓄热式推钢加热炉炉内流场分布与传热过程数值模拟[D]. 刘云鹏. 燕山大学, 2021(01)
  • [2]加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的设计[D]. 葛军成. 安徽大学, 2020(07)
  • [3]基于模糊RBF神经网络PID的加热炉温度控制系统设计[D]. 周信. 辽宁科技大学, 2020(02)
  • [4]电加热炉温度系统的控制方法研究与应用[D]. 徐峥. 杭州电子科技大学, 2020(01)
  • [5]工业过程的二自由度PID控制算法研究[D]. 李孜伟. 杭州电子科技大学, 2019(01)
  • [6]蓄热式加热炉燃烧系统控制策略研究[D]. 杜卫达. 河北科技大学, 2019(02)
  • [7]基于机器视觉的步进梁出炉钢坯位置检测系统研究[D]. 宋瑞祥. 东北大学, 2017(06)
  • [8]火筒式加热炉控制方法研究及应用[D]. 卫广太. 大连交通大学, 2016(01)
  • [9]天然气分子筛脱水装置设计与控制研究[D]. 许萍. 西南石油大学, 2016(03)
  • [10]柴油加氢装置关键环节控制方案研究[D]. 袁婧. 西南石油大学, 2016(03)

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工业加热炉模糊控制仿真研究
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