漆包机烘炉控制系统的建模与多变量解耦控制仿真

【摘要】目前国际国内市场上使用的漆包机设备普遍存在较高耗能、环保、工艺优化和控制优化等问题,面对能源日趋紧张以及生态环境不断受到兀然的局面,我国不应选择以牺牲能源和环保为代价继续保有这一产业集群,而应该开展技术创新及淘汰落后产能来图谋生存和长远发展。经过长期的烘炉改造过程的实践摸索和认真总结漆包线现场生产经验之后,漆包线运行过程中耗能高、污染重等缺陷近几年得到了极大的优化改善。但由于漆包机的烘炉炉膛采用了联通式的内部结构,这样使得热气流在通道中传输会相互影响,产生相当大的耦合,这给精确的温度控制带来了很大的难题。为了更好地解决这一问题,本文作者提出了一种模糊PID控制结合解耦补偿算法的设计思路,采用机理建模法,以热平衡方程为主要依据,建立各传输通道相对应的数学模型。在此基础上,用相对增益分析法,找到各主要控制通道和其他通道的耦合程度,进而找出相应的解耦控制算法。本文介绍了基于模糊PID的解耦控制算法,对研究的漆包机炉膛温度耦合问题开展实验研究,搭建了模拟热风循环温度耦合的实验装置,采用基于前馈的补偿解耦算法,设计了相应的应用程序,配备了相应的控制设备。实验结果表明,采用该算法能有效地抑制耦合影响,同时也验证了该算法的可行性,为本课题需要解决的漆包机炉膛温度耦合、精确控温提供了扎实的研究基础。在漆包机烘炉温度控制系统中采用模糊PID结合前馈补偿算法的模糊解耦控制算法,把多输入多输出的漆包机烘炉改变成为多个单输入单输出系统。在每个单独的主控制通道上进行模糊PID控制,使温度控制能够进一步更为精确。利用Matlab软件平台对控制算法进行对比仿真,从仿真结果上我们可以看出,采用了模糊PID前馈解耦控制算法后,控温点的温度相比传统PID控制算法能够更快地达到稳定,且超调量更小,震荡更少。这样大大地提高了产品质量和一致性,并有利于节约电能,达到了漆包机节能降耗的良好效果。
【作者】秦乐；
【导师】李扬；
【作者基本信息】广东工业大学，精密仪器及机械，2014，硕士
【关键词】漆包机；烘炉；温度耦合系统；模糊PID；解耦控制；

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