鋁用陽極焙燒爐控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、碳素陽極焙燒是鋁工業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),陽極焙燒質(zhì)量的好壞直接影響電解鋁的質(zhì)量、電流效率、能耗以及環(huán)保等。陽極焙燒質(zhì)量與生產(chǎn)的原材料性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、碳素顆粒組成、瀝青用量等有關(guān),而最重要的是焙燒過程中升溫曲線控制的精度和溫度場的均勻性對陽極炭塊的質(zhì)量有著決定性的要求。因此,提高陽極焙燒技術(shù)是改善陽極焙燒質(zhì)量的關(guān)鍵,也是目前鋁電解工業(yè)研究的重要課題。
　　 本文闡述了目前國內(nèi)外陽極焙燒技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r,以及國內(nèi)陽極焙燒技術(shù)和國際先進(jìn)水平

2、的差距,介紹了陽極焙燒過程中的影響因素、焙燒原理和工藝、整個(gè)焙燒過程(原料貯存和前處理、煅燒、振動(dòng)成型、焙燒)等,分析了目前陽極焙燒控制系統(tǒng)研究工作的優(yōu)勢,以及在實(shí)際工程應(yīng)用中存在的問題和不足。本文重點(diǎn)是結(jié)合碳素陽極焙燒爐對溫度的技術(shù)要求,系統(tǒng)的研究了常規(guī)PID控制和模糊控制各自的特點(diǎn),將兩種控制方法相互結(jié)合,構(gòu)成模糊自適應(yīng)PID控制器,使其發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。PID控制與模糊控制有多種結(jié)合方式,本文采用的模糊自適應(yīng)PID控制算法,該算法是

3、找出PID三個(gè)參數(shù)與誤差和誤差變化量之間的模糊關(guān)系,在運(yùn)行過程中不斷地檢查誤差和誤差變化量,根據(jù)模糊控制原理對三個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線修改,從而使被控對象具有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能。文中根據(jù)被控對象的特點(diǎn),完成了模糊自適應(yīng)PID控制器的設(shè)計(jì),闡述了詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程。為了更好的滿足陽極焙燒生產(chǎn)的需要,本文采用西門子可編程控制器S7-300為控制核心進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過編程的方式實(shí)現(xiàn)模糊自適應(yīng)PID控制算法,采用離線計(jì)算的方式將模糊規(guī)則制成模糊查詢表,通過

4、在線的方式查詢模糊控制量的輸出,最后將PID參數(shù)校正值與基準(zhǔn)值相加,獲得PID參數(shù)瞬時(shí)值,進(jìn)行PID運(yùn)算,得到的控制量施加于控制對象執(zhí)行器。最后,本文對不同的控制方法在MATLAB/Simulink軟件中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),重點(diǎn)對模糊自適應(yīng)PID控制進(jìn)行了仿真調(diào)試。通過對仿真結(jié)果的分析比較,得出采用模糊自適應(yīng)PID控制的方法更能滿足陽極焙燒的技術(shù)要求,既利用了模糊控制適應(yīng)能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)特性好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn),又利用PID控制消除了系統(tǒng)靜差,