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电加热泡沫玻璃窑炉温度控制系统的研究

周宇侯  
【摘要】:泡沫玻璃作为一种极佳的新型建筑节能材料,有着广泛的应用领域。为了保证泡沫玻璃的质量,应严格控制发泡窑和退火窑内的温度在设定温度范围之内。然而泡沫玻璃的生产是一个典型的热工过程,工艺过程非常复杂,具有大时滞、非线性和时变等特点。目前,许多泡沫玻璃生产厂家采用“温控仪表+接触器+电加热器”的电气控制加人工手动控制的配合生产方式。生产效率低、能耗高、质量不稳定是泡沫玻璃工业普遍存在的现象。 文章详细介绍了泡沫玻璃的生产工艺,并对窑炉进行了深入研究,内容包括窑炉的内部构造、动态特性及温度场分布情况的分析。 本文在大时滞系统控制方法研究的基础上,提出了基于模糊PID算法的窑炉温度控制策略。将模糊控制与传统的PID控制相结合,用模糊控制理论来整定PID控制器的比例、积分、微分系数,建立参数模糊规则表,通过模糊合成推理获得模糊控制决策表,并进行模拟仿真,仿真结果表明参数模糊规则表建立合理,模糊PID控制器在响应速度、稳态精度等方面均优于常规PID控制器。模糊PID控制器对系统模型要求不高,在有干扰信号或系统模型发生变化时能够满足生产工艺要求,提高窑炉的温度控制精度和产品质量,适用于类似窑炉温度控制系统这样的非线性、大滞后且随机干扰严重的系统。 本文最后介绍了泡沫玻璃窑炉温度控制系统的总体结构,并运用组态软件完成了系统的监控设计,系统在某耐火材料公司得到了实际应用。运行结果表明,控制算法性能优良、运行稳定可靠、控制效果良好,对提高产品质量、降低能耗具有明显效果,保证了企业综合生产目标的提高,创造了显著的经济和社会效益。


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