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文檔簡介
1、天然氣加熱爐加熱過程是鈦坯生產(chǎn)的重要工序之一,其加熱效果直接影響著鈦材的軋制質(zhì)量。由于鈦的加熱特性特殊,在加熱過程中對加熱爐的爐溫以及爐內(nèi)氣氛的控制要求十分嚴格,傳統(tǒng)的加熱爐控制方法應用在鈦坯加熱過程中往往難以滿足控制要求。
本文以天然氣為燃料的鈦坯加熱爐為研究對象,充分分析鈦坯天然氣加熱過程存在不確定、非線性、大滯后等控制難點,結(jié)合實際天然氣加熱爐加熱過程中的鈦坯加熱特性,對加熱過程中的溫度和氣氛等方面的控制進行了深入研
2、究,建立了鈦坯天然氣加熱爐優(yōu)化控制系統(tǒng)。論文的主要研究工作和創(chuàng)新點如下:
(1)給出基于加熱爐爐溫預測模型的鈦坯天然氣加熱爐優(yōu)化控制結(jié)構針對鈦坯天然氣加熱爐鈦坯加熱過程的復雜特性,提出一種基于加熱爐爐溫預測的模糊自組織優(yōu)化控制系統(tǒng)的基本框架,從控制思想、過程建模方法和集成控制形式三方面,給出鈦坯加熱過程優(yōu)化控制系統(tǒng)的結(jié)構描述、設計原則和設計步驟,為鈦坯加熱過程的優(yōu)化控制提供一種新思路。
(2)提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡
3、和改進粒子群優(yōu)化算法的加熱爐爐溫預測模型建模方法鈦坯加熱爐加熱過程具有不確定和大滯后的特點,預測模型的精度直接影響優(yōu)化控制的性能。本文提出一種基于改進粒子群優(yōu)化算法的神經(jīng)網(wǎng)絡爐溫預測模型。該模型采用改進的粒子群算法對神經(jīng)網(wǎng)絡的權值進行初始化,在傳統(tǒng)的自適應粒子群算法基礎上,增加了位置狀態(tài)的跳變因子和跳變策略,有效提高了粒子群算法的全局搜索能力?;诹W尤核惴▋?yōu)化得到的神經(jīng)網(wǎng)絡初始化權值,建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡爐溫預測模型,描述加熱過程的動態(tài)變
4、化特性。
(3)提出鈦坯加熱爐自組織模糊優(yōu)化控制方法針對鈦坯加熱爐加熱過程中的爐溫控制問題,由于加熱爐爐溫影響參數(shù)眾多,包括爐膛溫度、空燃比、爐膛負壓、輥道速度等,并且這些參數(shù)之間存在復雜的耦合關系,本文采用自組織方法設計了爐溫模糊控制器。該控制器能夠根據(jù)當前的輸出情況自主生成和修正模糊控制規(guī)則表,克服了傳統(tǒng)模糊控制中模糊規(guī)則表固定不變的缺陷。另外,引入變論域思想對模糊控制器的論域進行伸縮,并采用一種自適應變異差分進化算法
5、應用于伸縮因子的優(yōu)化求解,以克服變論域控制中伸縮因子難以確定的缺點。
針對加熱爐使用的脈沖式加熱燃燒方式,本文分析了其與連續(xù)式加熱燃燒方式在原理上和操作上的不同之處,設計了合理的燒嘴設定模塊,結(jié)合爐溫變論域自組織模糊控制器,使爐溫能夠有效跟隨設定值。同時,采用模糊控制方法平衡爐內(nèi)氣氛,保證鈦坯在微氧化的環(huán)境下充分加熱。
(4)鈦坯天然氣加熱爐優(yōu)化控制系統(tǒng)實現(xiàn)及應用以所提出的天然氣加熱爐鈦坯加熱過程優(yōu)化控制系統(tǒng)
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