蓄热式加热炉炉温广义预测控制器设计与实现

摘要

钢铁是国民经济基础原料，也是重要的战略物资。钢铁产业是国民经济支柱产业，钢铁产业发展水平是衡量一个国家经济水平与综合国力的重要标志。我国是产钢大国，但离钢铁强国仍有一段距离。近年来我国钢铁产量过剩，钢材市场持续低迷，钢铁企业竞争愈发激烈。在这样的行业背景下，通过改进生产工艺，采用先进控制与优化技术，可以有效地降低生产能耗，带来可观的经济效益，从而显著提高企业竞争力。
　　本文主要研究了钢材轧制过程中加热炉温度的控制问题。针对一条高速线材生产线上的加热炉对象，设计了加热炉炉温广义预测控制器。为充分利用现场原有的测点、执行器和控制回路，采用温度串煤气流量串级控制器结构。外回路为广义预测控制器，内回路保留了现场原有的PID控制器。加热炉炉温广义预测控制器的正式投运，改善了炉温控制品质，降低了加热炉的燃料消耗和钢坯的氧化烧损，取得了可观的经济效益。
　　在实现炉温广义预测控制器时，改进了广义预测控制器的输出限幅策略，提出了一种动态设置控制器输出下限的方法。在最大化控制器输出范围的条件下，解决了输出饱和问题。
　　在解决加热炉待轧工况下炉温控制问题的过程中，提出了一种炉温多模型切换控制策略，较好地解决了加热炉待轧工况下炉温的控制问题。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究意义

1．3 国内外加热炉控制研究概况

1．3．1 国内加热炉控制研究概况

1．3．2 国外加热炉控制研究概况

1．4 本文内容与安排

第2章 加热炉工艺与控制系统

2．1 加热炉工艺

2．1．1 步进式加热炉

2．1．2 蓄热式加热炉

2．1．3 研究对象介绍

2．2 加热炉控制系统介绍

2．3 加热炉主要控制回路介绍

2．4 本章小结

第3章 炉温广义预测控制器设计与实现

3．1 加热炉炉温控制分析

3．2 广义预测控制算法简介

3．3 炉温广义预测控制器设计

3．3．1 炉温广义预测控制回路设计

3．3．2 广义预测控制器硬件结构设计

3．3．3 广义预测控制器图形界面设计

3．3．4 广义预测控制器效果仿真分析

3．4 炉温广义预测控制器实现

3．4．1 工控机部署

3．4．2 内回路参数整定

3．4．3 炉温对象模型辨识

3．4．4 广义预测控制器整定与投运

3．4．5 其他调整

3．5 本章小结

第4章 待轧时控制策略设计

4．1 待轧工况介绍

4．2 加热炉温度对象建模及分析

4．3 多模型控制策略

4．4 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 本文工作内容总结

5．2 未来工作展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果