碳纤维是一种新型高性能材料,它不仅被应用在航空航天等军工行业,而且还广泛应用于风力发电等民用工业领域。近些年,我国碳纤维产业有了巨大的进步,但是和国外的技术相比还有一定的差距。本文的研究对象是碳纤维预氧化炉。在碳纤维原丝预氧化过程中,原丝由于发生化学反应使预氧化炉内的温度不断变化,同时影响炉内的温度条件较多,使得炉内的温度场更加复杂。因此,需要深入分析炉内的温度场和流体场,为研发新型碳纤维预氧化炉温度控制系统奠定基础。论文主要工作如下:(1)针对碳纤维预氧化炉的工作原理,利用传热学和流体力学等知识对预氧化炉设备进行详细的热量传递分析。为了研究新式预氧化炉炉内温度的分布情况,利用有限元软件Fluent开展研究,建立有效的新式预氧化炉炉内温度特性数学模型,然后设计了一种快速粒子群优化算法的模糊控制器。其中,根据碳纤维预氧化工艺要求,设计了一种带调整因子的模糊控制算法用来实现快速跟随设定的温度曲线;快速粒子群优化算法对模糊控制器进行动态调整,使得系统达到最优状态。仿真结果说明所设计的快速粒子群优化算法的模糊控制器可以快速跟随设定的温度曲线,保证了预氧化炉炉内温度的动态响应和稳态精度,提高了碳纤维预氧化炉的工作效率。(2)针对新式预氧化炉温度控制的要求,提出了新式预氧化炉温度控制系统方案。系统设计方案分别有系统硬件和软件两部分。以西门子S7-200 SMART和实时仿真控制器共同构建了下位机控制系统,并且编写了控制器的主程序和各个子模块的程序;以西门子WINCC7.3组态了上位机监控系统,实现了系统的状态控制和监控等功能。该论文有图55幅,表9个,参考文献51篇。