基于智能控制的黃磷爐電極調(diào)節(jié)研究.pdf

1、黃磷是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)中。從最初的熔爐法到現(xiàn)在普遍采用的電爐法，生產(chǎn)的規(guī)模越來(lái)越大，生產(chǎn)技術(shù)越來(lái)越成熟。但由于其生產(chǎn)工藝的限制，其高能耗、高污染的生產(chǎn)特性的始終未得到較大的改善。
　　 電爐法生產(chǎn)黃磷的三相黃磷爐其實(shí)質(zhì)是一種三相電弧爐，通過(guò)電能加熱為黃磷生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)提供能量，其電能加熱的效率直接影響黃磷生產(chǎn)的能耗，電能的加熱效率是直接通過(guò)對(duì)黃磷爐的電極精準(zhǔn)調(diào)節(jié)體現(xiàn)，而黃磷爐的電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)三相電極位置和三相

2、電流之間具有非線(xiàn)性、高耦合的特性，傳統(tǒng)的控制理論無(wú)法很好地解決電極調(diào)節(jié)平穩(wěn)、反應(yīng)迅速的控制要求，因而目前國(guó)內(nèi)大部分黃磷生產(chǎn)仍處于手動(dòng)生產(chǎn)的模式。
　　 本文針對(duì)目前黃磷生產(chǎn)控制的狀況，以貴州開(kāi)磷集團(tuán)黃磷廠(chǎng)3＃黃磷爐改造為應(yīng)用背景，首先分析黃磷爐制熱的特性，根據(jù)制熱特性在一定條件下推導(dǎo)出電極調(diào)節(jié)和電能制熱的數(shù)學(xué)關(guān)系模型，通過(guò)該數(shù)學(xué)模型分析三相電極之間的耦合狀態(tài)和非線(xiàn)性關(guān)系，提出以電極電流為參考的仿人智能控制直接控制電極的升降，利用

3、模糊控制具有逼近任意非線(xiàn)性函數(shù)特性，將電極之間的耦合看作為相互之間非線(xiàn)性函數(shù)的擾動(dòng)，以模糊控制逼近該擾動(dòng)函數(shù)，將實(shí)際檢測(cè)的電極電流和該模糊控制逼近的擾動(dòng)函數(shù)之差作為仿人智能控制的電流反饋，以消弱三相電極耦合程度，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)專(zhuān)家知識(shí)，構(gòu)建成基于智能控制的黃磷爐電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)。并按照該系統(tǒng)的控制算法和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)狀況，對(duì)算法進(jìn)行具體的實(shí)際應(yīng)用；①專(zhuān)家系統(tǒng)用于根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)對(duì)黃磷爐爐況進(jìn)行判別和分析。②仿人智能控制用于對(duì)電極的調(diào)節(jié)進(jìn)行直接控

4、制，與PID相比具有調(diào)節(jié)時(shí)間短、超調(diào)量小等優(yōu)點(diǎn)，并根據(jù)黃磷生產(chǎn)實(shí)際，提出仿人控制運(yùn)行級(jí)和參數(shù)調(diào)節(jié)級(jí)算法推導(dǎo)及應(yīng)用。③針對(duì)模糊控制輸入和輸出的具體要求，提出不同的具體的隸屬度算法，根據(jù)實(shí)際的推理規(guī)則按照最小推理機(jī)推理算法并應(yīng)用中心平均反模糊算法，求出模糊查詢(xún)表，以其作為本文模糊控制的核心植入控制系統(tǒng)中。根據(jù)具體的算法應(yīng)用，利用MATLAB對(duì)所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)仿真，仿真結(jié)果表明，仿人智能優(yōu)于傳統(tǒng)的PID控制算法，結(jié)合模糊控制后，整個(gè)黃磷爐控制