当前位置:文档之家› 带有史密斯预估器的退火炉温度控制系统

带有史密斯预估器的退火炉温度控制系统


4.3 施密斯预估器的缺点............................................................................................... 16
第五章控制系统的设计与仿真.......................................... 17
4.2.1 计算机纯滞后补偿控制系统........................................................................................................13 4.2.2 纯滞后补偿控制的算法................................................................................................................14
5.1 不带有施密斯预估控制器的系统仿真................................................................... 17 5.2 带有施密斯预估控制器的系统仿真....................................................................... 18
3.1.1 纯滞后的产生..................................................................................................................................9 3.1.2 纯滞后的相关定义..........................................................................................................................9
第一章绪论
1.1 退火炉温度控制研究的目的及意义
退火炉是常用在冶金和机械行业的热处理工艺设备。 带钢在冷轧过程中会发 生加工硬化,为了消除加工硬化并且同时能生成具有良好成型性能的显微组织, 从而获得优良的机械性能, 需要对冷轧后的带钢进行退火处理。退火是金属热处 理中的重要工序, 是将偏离平衡状态的金属加热到临界温度上,保持一定时间后 缓慢冷却,以得到接近于平衡状态组织的过程[1]。通过退火可以使带钢达到降低 硬度、细化组织、改善切削加工性能、消除内应力等目的。退火是冶金企业生产 高质量冷轧薄板产品的一道必经工序;退火是提高钢材屈服强度、抗拉强度,提 高薄板表面质量,改善机械性能的重要手段[2];退火处于冷轧薄板生产中的最后 处理工序, 对冷轧薄板最终产品质量有着关键性的影响。薄板企业能否稳定地进 行退火生产操作,减少钢材粘接、杯突等质量缺陷是一个企业生存的重要指标。 近年来随着钢材市场竞争的不断激烈,对产品性能的需求不断提高,要求在各个 工序及温度控制上更加精确,稳定。 退火炉作为轧钢企业主要设备之一,直接影响产品的质量、产量和成本,在 生产中处于关键位置。因此对退火炉温度控制在提高轧钢生产率、改善质量和节 约能源上都具有举足轻重的意义。 在生产中对退火炉的基本要求就是根据退火处 理工艺曲线, 提供准确的升温, 保温及降温操作, 同时保证炉内各处的温度均匀。 对于工业退火炉, 为了很好的满足工艺需要,退火炉的炉温控制是保证退火质量 的关键因素。生产中,温度控制性能优良的退火炉具有以下现实意义: 1.提高产品的质量和产量。 生产过程中对钢材的温升曲线有较高的要求,退 火炉的炉温动态特性直接影响到产品的质量。如果温度过低,就达不到退火的预 期目的;温度过高而又将导致过热,甚至过烧。通过对退火炉中生产过程的自动 工艺管理控制和优化控制可以缩短产品的生产周期,提高产品的质量和产量,减 少因为人为因素造成的废品率,节省了原材料。 2.减少环境污染,改善生态环境。金属热处理企业历来是环境污染大户,退 火炉的燃料如果是在氧气不足的情况下燃烧,燃料燃烧不充分就会产生大量的 CO 气体和黑烟,而过氧燃烧会产生氮氧化合物等有害气体。通过对燃烧过程进 行有效控制,使燃烧在合理的空燃比下运行,可以减少退火炉对环境的污染,对 改善生态环境和构建可持续发展型社会具有积极的意义。 3.节约能源。 通过提高退火炉温度控制的精度可以大幅度节约能源。如通过 计算机控制降低废气中含氧浓度,由传统人工控制的 8%~10%降低到过氧浓度 2%,节能效果非常明显。 我国是钢铁和能源消耗大国, 研究高性能退火炉温度控制系统具有重大的现 实意义。
所用机型
随着数字计算机向高速、大容量、小型方向的发展,传统的 PID 控制已经渐 渐的在一些特定对象的控制领域显得力不从心, 传统的 PID 控制不断发展改进的 同时,现代控制理论也在不断发展。随着控制理论的不断发展,出现了一些新型 的控制算法。70 年代以来,预测控制作为一类新型的计算机控制算法在复杂工 业过程中得到成功应用,由于它突破了传统控制算法的约束,采用了预测模型, 滚动优化和反馈校正等新的控制思想,获取了更多的系统运行信息,因而使控制 效果和系统的鲁棒性得以提高。 如美国钢厂在其退火炉智能控制系统中应用了广 义预测极点配置加权控制, 在控制系统中考虑到煤气压力随机波动和变化频繁等 情况,煤气压力较低时,当煤气管道阀门开度为 100%时,煤气压力仍不能恢复 到正常值, 对炉温影响较大,所以在模型中将煤气总管压力作为可测干扰量来处 理。 再考虑到现场随机噪声干扰影响, 罩式退火炉可用一个带可测煤气压力干扰, 有控制项的自由回归滑动平均模型来描述,当采样周期为 60s,得到一个有纯滞 后的一阶惯性的数字模型。 对煤气罩式退火炉利用广义预测极点配置加权控制器 计算机控制,得到的模型参数跟踪性能好,很快收敛,升温段温差不超过±6℃, 恒温段温度在±4℃范围内[6]。 随着控制技术的日益提高, 退火工艺也不断改进。其优势在于提高了生产效 率,并且很大程度上提高了产品成材率和钢产品的质量。
1.2.1 国际发展现状..................................................................................................................................3 1.2.2 国内发展现状..................................................................................................................................3 1.2.3 退火炉控制系统的新进展..............................................................................................................4
2.1 煤气罩式退火炉系统介绍......................................................................................... 6 2.2 退火炉动态特性实验测定......................................................................................... 7
1.3 本论文的主要工作..................................................................................................... 5
第二章退火炉的建模............................................................ 6
1.2.1 国际发展现状
国际上 20 世纪 70 年代就开始了退火炉计算机控制的研究[3],近几十年来, 由于计算机技术以及智能控制技术的迅速发展, 退火炉计算机控制的应用日趋广 泛,控制水平明显提高,取得了很多实际的应用成果[4][5],其中具有代表性的研 究成果如表 1-1 所示:
表 1-1 退火炉计算机控制在国外的一些应用现状
第四章施密斯预估控制...................................................... 12
4.1 施密斯预估控制原理............................................................................................... 12 4.2 施密斯预估器的计算机实现................................................................................... 13
厂家名称 日本 KASHIMA 钢厂 瑞典 DOMNARVE 公司 美国 DOFAS公司
应用现状 实现钢坯目标出炉温度 PLC 控制器 计算, 温度预报, 空燃比控制, 炉温最优控制 PLC 控制器 确定最佳加热曲线和炉 温控制 I 级:PLC 控制器 空燃比控制,炉温控制, HONEYWELLTDC30 温度预报, 炉温设定值调节设 00 备诊断,系统报警、记录、报 II 级 : 告等 DECVAX8350 DEVMICROVAXIII 空燃比控制, 炉内压力控 制,设定值选择,生产调度模 型等
3.2 纯滞后对控制性能指标的影响............................................................................... 10 3.3 被控对象控制策略的选取....................................................................................... 11
相关主题