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温度控制在我国电子、冶金、机械等工业领域应用非常广泛。由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点,它对控制调节器要求极高。目前,仍有相当部分工业企业使用的窑炉存在着控制精度不高,炉内温度均匀性差等问题,达不到工艺要求,造成装备运行成本高,产出品品质低下,严重影响企业经济效益,急需进行技术改造。
回转窑是冶金、水泥、耐火材料生产中的关键设备。温度是回转窑工艺过程控制中的重要参数之一,自上世纪60年代起人们便开始注意它的控制问题,并进行了大量研究工作。提高回转窑的控温精度对于改善焙烧质量、节约能源、降低生产成本都有重要意义。
回转窑的生产过程是一个复杂的物理化学反应过程,具有大惯性、纯滞后、非线性等特点。目前,许多回转窑的控制仍是采用手动调节或常规PID方法进行的,控制精度较低,控制效果不理想。近年来,国内外对温度控制器进行了广泛、深入的研究,特别是随着计算机技术的发展,温度控制器的研究取得巨大的进展,形成了一批商品化的温度调节器,如智能化PID、模糊控制、自适应控制、神经网络控制等,其性能稳定,控制效果好,可广泛应用于温度控制系统。
本文在分析回转窑工艺特点及其控制要求基础上,为解决回转窑温度控制超调量大、调节时间长等问题,提出了基于模糊PID的窑温控制方法,提高对回转窑的控制精度。将模糊控制与传统的PID控制相结合,用模糊控制理论来整定PID控制器的比例、积分、微分系数,建立参数模糊规则表,通过模糊合成推理获得模糊控制决策表,并对实验室回转窑火力模型的焙烧温度曲线进行模拟仿真,仿真结果表明参数模糊规则表建立合理,模糊PID控制器在响应速度、稳态精度等方面均优于常规PID控制器。模糊PID控制器对系统模型要求不高,在有干扰信号或系统模型发生变化时能够满足回转窑的焙烧工艺要求,提高回转窑的控温精度,改善焙烧质量,适用于类似回转窑温度控制系统这样的非线性、大滞后且随机干扰严重的系统。