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钢球磨煤机解耦控制实验系统的软件平台设计与开发

郭晓芳  
【摘要】:钢球磨煤机制粉系统是火电厂、水泥厂等热力系统的关键设备,用于将原煤磨制成煤粉。该系统是典型的多输入多输出系统,具有强耦合性、大时滞、慢时变、强非线性等综合复杂性,常规控制策略难以投入自动运行,因此,如何将解耦控制技术应用于钢球磨煤机制粉系统成为热点研究问题。本文依托东北大学“985工程”流程工业综合自动化科技创新平台建设,开展了钢球磨煤机解耦控制实验系统的软件平台的设计与开发,为钢球磨煤机制粉系统的解耦控制技术的深入研究和工程化验证提供了实用有效的研究平台。 本文的主要工作如下: (1)采用模块化的设计思想,对钢球磨煤机解耦控制实验系统软件平台进行了包括对象子平台和解耦控制子平台在内的总体架构设计。对象子平台用于模拟钢球磨煤机的动静态特性及耦合关系,并设计了模型库管理模块,实现对钢球磨煤机对象模型的添加、删除及选择功能,在模型库中设计了钢球磨煤机的实验模型模块和机理模型模块。解耦控制子平台用于对各种解耦控制算法进行实验研究,设计了算法库管理模块实现对算法的添加、删除及选择功能,在算法库中设计了静态解耦控制算法模块和动态解耦控制算法模块。并且设计了实现用户管理和数据管理的辅助功能模块。 (2)基于LabVIEW软件,从对象子平台和解耦控制子平台两部分对钢球磨煤机解耦控制实验系统的软件平台进行了开发。在对象子平台,通过名字和路径对模型进行动态调用实现了模型库的管理功能,对传递函数离散化实现了钢球磨煤机的实验模型的数值求解,ODE库塔四阶方法实现了钢球磨煤机的机理模型微分方程组的循环求解。在解耦控制子平台中,开发了包括静态解耦控制算法模块和动态解耦控制算法模块在内的解耦控制算法库,对算法名字和路径的动态调用来实现算法库的管理功能。并且开发了用户管理和数据管理辅助功能模块。 (3)在钢球磨煤机解耦控制实验系统的软件平台上进行了功能验证和实验研究。对非解耦单回路控制、静态解耦控制和动态解耦控制的实验研究,验证了实验平台的有效性和实用性。


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