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广义预测控制在电阻炉温度控制中的应用研究

艾岭  
【摘要】: 热处理电阻炉是进行热处理工艺的关键设备。由于电阻炉体积庞大、加热温度高以及工况复杂,对其温度进行控制往往表现出多输入多输出、强耦合、时变、大时滞以及不确定性强等特点,导致难以建立其精确的数学模型,从而使得传统控制理论无法满足实际控制需要,所以进行精确控制难度较大。因此,如何精确控制电阻炉的温度成为满足热处理工艺要求的关键问题。 本文首先简要介绍了我国热处理工业以及电阻炉温度控制的发展现状及趋势,模型预测控制的发展及其在工业上的应用。其次,本文针对大型电阻炉的多输入多输出、强耦合、大时滞以及模型不确定性等特点,提出用递推最小二乘法辨识出系统的CARIMA模型,并用多变量广义预测控制方法对其温度进行控制。在此基础上,推导了多变量广义预测控制算法的控制律以及对角CARIMA模型MGPC控制器系数的直接求解方法,避免了Diophantine方程的求解,达到了简化MGPC的目的。 根据HSR-1600-8型台车式电阻炉热处理工艺的要求,结合电阻炉历史运行数据,对电阻炉系统进行了仿真研究。通过仿真对比,说明本文所提出的算法具有良好的跟踪性能,一定的鲁棒性,达到了节能增效的目的,是一种具有较高理论和实践价值的新型算法,并且有着十分广阔的应用前景。


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