模糊预测控制在水泥粉磨系统中的应用研究

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水泥厂球磨机粉磨系统是一个多变量的对象,各个变量之间不仅存在着严重的耦合,而且一些变量还存在着很大的纯延迟及时变性。对球磨机粉磨系统采用经典的PID控制,很难取得较好的控制效果。所以,长期以来对球磨机粉磨系统一直采用人工手动控制。如何有效的实现球磨机粉磨系统的自动控制,提高自动控制的水平及粉磨效率,减小工人的劳动强度,是一个亟待解决的问题。本文从模糊控制的角度对球磨机粉磨系统的控制进行了深入的研究。 本文依托国家高技术研究发展计划(863)子课题-软测量、单元级优化控制系统设计开发及工程应用(新型干法水泥生产过程集成控制应用)课题,结合智海集团-太原粉磨站工程,对球磨机粉磨系统做了深入的研究。针对球磨机具有的纯滞后、大惯性和非线性、数学模型难以建立且随时间缓慢变化等特点,常规控制方法难以取得良好的控制效果。而模糊控制策略大多应用于受控对象数学模型难以建立的场合,具有较好的稳定性和鲁棒性。并结合现场实际情况和操作人员的操作经验,提出了按提升机电流、磨机主电流和选粉机电流为主要参数,通过专家系统来确定磨机的最佳负荷点。并设计了一种模糊控制器,来实现磨机最佳负荷点的控制。在研究过程中发现模糊控制与灰色预测模型的结合,可以取得较好的应用效果,针对这个问题又提出了模糊灰色预测控制器的设计思路,经试验验证该控制器可以有效的提高磨机控制的稳定性和鲁棒性,而且算法简便,可以方便的应用于现场控制中。本文结合智海太原粉磨站DCS系统,以ABB公司的Control Builder AC800 F集散控制系统为基础,将本文提出的控制算法应用的实际控制中,并对控制效果进行了分析和研究。并通过OPC技术将控制系统与VC++程序进行连接,通过外部软件的运算,来实现优化控制算法的实现。通过对现场控制效果的观察得到良好的控制效果,达到预期的目标,起到提高产量和节能降耗的目的,能够有效提高粉磨系统运行的经济性和安全性,有着良好的工程应用前景和价值。
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