基于Smith预估的炉温监控系统设计

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随着我国工业窑炉的快速发展,窑炉在追求质产和量产的需求上也逐步扩增,但工业窑炉属于极为复杂的控制对象,系统控制不当、窑内受热不均或者是受外界的干扰都会影响整个加工过程,以致产品报废率增加,针对这种情况,采用智能的控制算法与合理的控制系统势在必行,同时利用Web技术将窑炉的热工参数实时传送至网页监控终端,实现扁平化智能分布式控制系统。采用智能控制算法取决于窑炉的结构特性,通过对窑炉内部的结构构建系统模型,利用热力学分析并推导出该加热系统的数学模型;对于系统因热惯性而引起的时滞特性的控制对象,采用传统的控制算法并不能满足要求,为提高控制系统的自适应性与预测性,本文提出的智能控制算法对控制对象与传统控制算法进行仿真比对,结果表明改进的智能算法更具优势。本文结合优化后的控制算法,对窑炉生产过程系统进行了深入研究,设计出一套软硬结合的控制板,硬件系统主要集成了电源模块、温度采集模块、控制输出模块、人机界面模块等四个模块于一体;软件部分主要移植了实时操作系统μC/OS-Ⅱ,该操作系统中创建了系统通信、人机界面控制、控制算法、温度测量以及开始等四个任务,并对这些任务设置优先级,使这些任务有条不紊的运行。在解决了保证产品质量和节约能耗的基础上,本文同时研究了一款基于以太网技术的监控系统,可以直接利用浏览器来监控并管理窑炉的温控参数,掌握窑炉工作时热工参数的变化,通过前端控制中心发送指令改变各个温控参数的数值,实现底层与上位机的交互,也保证窑炉生产化的安全性与可靠性。
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