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【摘 要】石灰窑具有高度非线性、时变性、不确定性和大滞后等特点，难以建立精确的数学模型，采用传统的方法难以解决石灰窑温度控制问题。本文首先分析了目前的控制方法，提出传统PID控制的不足；基于对炉的结构特点和控制要求，将模糊PID控制器用于石灰窑控制系统。经系统仿真认为石灰窑温度控制系统中采用模糊控制能达到较满意的控制效果，有较好的鲁棒性。
【关键词】石灰窑；PID；模糊控制
0.引言（Introduction）
近年来，随着近代化工和冶金工业的兴起，石灰的用途和消耗量急剧增大，对活性石灰的质量性能的要求越来越高。例如在钢铁生产中，冶金石灰作为炼钢用的“造渣剂”，主要用来去除钢水中的有害元素S、P等杂质，它不仅影响着钢水的冶炼过程，还直接影响钢水的最终质量。因此，国际上已广泛采用品质好、反应快的、造渣彻底的优质活性石灰，取代过去所用的普通石灰，为冶炼优质钢水奠定了基础。活性石灰的应用，缩短了冶炼时间，降低了吨钢石灰消耗，减少了杂质带入，从而有效提高了钢水质量。
1.石灰窑温度控制器的设计
石灰烧结是石灰生产的关键工序，石灰窑是石灰生产的关键设备。石灰烧结炉的温度控制对产品的最终质量具有决定性的作用。石灰烧结加热过程具有非线性、大滞后、大惯性等复杂特性，传统的PID控制方法不能满足生产优质石灰产品的要求，模糊控制的积分效果较差，静态控制效果不是很理想。烧结过程温度控制精度要求比较高，如可以将模糊控制和PID结合起来，能达到很好的控制效果。
1.1模糊PID控制器输入量与输出量、控制结构
本文设计以石灰窑温度温度的偏差e和偏差的变化ec作为输入量，其相应的语言变量为E和EC，输出量控制参数Kp，Ki，Kd，输入输出分别采用正态分布函数的隶属度。
1.2隶属度函数
将石灰窑温度控制器所有输入和输出变量个划分成七级，即{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}；用英文字头缩写：{NB，NM，NS， O，PS，PM，PB}。
1.3模糊控制规则
根据烧结炉温度控制对象的特点建立了如下关于KP，KI，KD三个参数的控制规则表如表1、表2和表3所示。
1.4模糊推理算法
1.4.1求系统模糊控制表
1.5控制系统仿真
选取误差e的基本论域为：[-55，55]，设其量化论域为[-3，3]，则量化因子Ke=3/50=0.06。烧结炉温度变化速率ec的基本论域，取为[-12，12]，其量化论域为[-3，3]，量化因子Kec=3/12=0.25。KD的基本论域为[-3，3]，其量化论域为[-3，3]，量化因子1，KI的基本论域为[-0.06，0.06]，其量化论域为[-0.06，0.06]，量化因子1，KP的基本论域为[-3，3]，其量化论域为[-3，3]，量化因子1。仿真结果如图2所示：
2.结论
实践表明，在石灰窑生产过程中，根据石灰生产的工艺特点和控制要求，人工控制只能根据经验来决定，加料量不准确而且误差大的特点，因此对锻烧带温度控制采用了模糊PID控制器，并经仿真比较证实了模糊PID控制的有效性；说明在石灰窑温度控制系统中采用模糊控制能达到较满意的控制效果，可以将石灰窑锻烧带的温度控制在要求的范围之内；并且在石灰窑系统的产量及其它参数变化时也可以达到温度控制的要求，有较好的鲁棒性。
【参考文献】
[1]李溯，田成方.模糊技术的发展及在相关领域中的应用[J]，北方工业大学学报，1995，7（3）：83-87.
[2]王季方，卢正鼎.模糊控制中隶属度函数的确定方法[J].河南科学，2000.12，18（4）：350-351.
[3]陶永华.新型PID控制及其应用[M].北京：机械工业出版社，2002：156-172.
[4]章晋武，董德智，洪乃刚.套筒式石灰窑温度的模糊控制策略和分析，自动化技术与应用，2006，5（5）.
[5]王蕊，万健如，王亭津.水泥回转窑温度模糊控制系统设计，控制系统，2005，2（2）.
【关键词】石灰窑；PID；模糊控制
0.引言（Introduction）
近年来，随着近代化工和冶金工业的兴起，石灰的用途和消耗量急剧增大，对活性石灰的质量性能的要求越来越高。例如在钢铁生产中，冶金石灰作为炼钢用的“造渣剂”，主要用来去除钢水中的有害元素S、P等杂质，它不仅影响着钢水的冶炼过程，还直接影响钢水的最终质量。因此，国际上已广泛采用品质好、反应快的、造渣彻底的优质活性石灰，取代过去所用的普通石灰，为冶炼优质钢水奠定了基础。活性石灰的应用，缩短了冶炼时间，降低了吨钢石灰消耗，减少了杂质带入，从而有效提高了钢水质量。
1.石灰窑温度控制器的设计
石灰烧结是石灰生产的关键工序，石灰窑是石灰生产的关键设备。石灰烧结炉的温度控制对产品的最终质量具有决定性的作用。石灰烧结加热过程具有非线性、大滞后、大惯性等复杂特性，传统的PID控制方法不能满足生产优质石灰产品的要求，模糊控制的积分效果较差，静态控制效果不是很理想。烧结过程温度控制精度要求比较高，如可以将模糊控制和PID结合起来，能达到很好的控制效果。
1.1模糊PID控制器输入量与输出量、控制结构
本文设计以石灰窑温度温度的偏差e和偏差的变化ec作为输入量，其相应的语言变量为E和EC，输出量控制参数Kp，Ki，Kd，输入输出分别采用正态分布函数的隶属度。
1.2隶属度函数
将石灰窑温度控制器所有输入和输出变量个划分成七级，即{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}；用英文字头缩写：{NB，NM，NS， O，PS，PM，PB}。
1.3模糊控制规则
根据烧结炉温度控制对象的特点建立了如下关于KP，KI，KD三个参数的控制规则表如表1、表2和表3所示。
1.4模糊推理算法
1.4.1求系统模糊控制表
1.5控制系统仿真
选取误差e的基本论域为：[-55，55]，设其量化论域为[-3，3]，则量化因子Ke=3/50=0.06。烧结炉温度变化速率ec的基本论域，取为[-12，12]，其量化论域为[-3，3]，量化因子Kec=3/12=0.25。KD的基本论域为[-3，3]，其量化论域为[-3，3]，量化因子1，KI的基本论域为[-0.06，0.06]，其量化论域为[-0.06，0.06]，量化因子1，KP的基本论域为[-3，3]，其量化论域为[-3，3]，量化因子1。仿真结果如图2所示：
2.结论
实践表明，在石灰窑生产过程中，根据石灰生产的工艺特点和控制要求，人工控制只能根据经验来决定，加料量不准确而且误差大的特点，因此对锻烧带温度控制采用了模糊PID控制器，并经仿真比较证实了模糊PID控制的有效性；说明在石灰窑温度控制系统中采用模糊控制能达到较满意的控制效果，可以将石灰窑锻烧带的温度控制在要求的范围之内；并且在石灰窑系统的产量及其它参数变化时也可以达到温度控制的要求，有较好的鲁棒性。
【参考文献】
[1]李溯，田成方.模糊技术的发展及在相关领域中的应用[J]，北方工业大学学报，1995，7（3）：83-87.
[2]王季方，卢正鼎.模糊控制中隶属度函数的确定方法[J].河南科学，2000.12，18（4）：350-351.
[3]陶永华.新型PID控制及其应用[M].北京：机械工业出版社，2002：156-172.
[4]章晋武，董德智，洪乃刚.套筒式石灰窑温度的模糊控制策略和分析，自动化技术与应用，2006，5（5）.
[5]王蕊，万健如，王亭津.水泥回转窑温度模糊控制系统设计，控制系统，2005，2（2）.