加热炉自适应控制的模拟研究

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本文的研究工作包括加热炉数学模型和自适应控制模型两部分。 以能量平衡和热传导方程为基础,建立了描述加热炉热过程的机理性数学模型,该模型实现了炉气温度、钢坯和炉围断面温度分布的求解,并在此基础上解得炉温(即炉膛热电偶温度)。此模型可作为自适应控制策略研究的软件平台。 在加热炉自适应控制的研究中,以基本的最小二乘法和方差控制策略为基础,对自适应控制模型进行了较系统的研究,得出自适应控制算法。通过对自适应控制理论的分析,得到了加热炉自校正自适应控制的数学模型。以加热炉数学模型动态模拟的输入输出数据,如煤气流量、产量和炉温等,作为控制系统的输入输出数据,应用最小二乘法对系统参数进行辨识,根据所辨识出的系统参数,进一步求解系统的控制律方程。在研究中分析了最小二乘参数估计的收敛速度,采用遗忘因子解决了系统波动时的不稳定问题;分析了不同时延误差对控制精度的影响,并提出了解决时延计算误差的方法。在自适应控制的模拟中,用控制律方程调整系统的输入量,使之满足当前炉温设定值,得到了能适应复杂工况的控制策略,实现了加热炉控制系统的离线闭环模拟。考虑到实际生产中PID应用的广泛性,初步研究了自适应控制与PID控制的结合,得到了加热炉自校正PID控制算法。
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