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当包钢连铸结晶器液位控制系统中控制器的设计

发布时间:2021-09-14 20:21:36 阅读: 来源:水空调厂家

包钢连铸结晶器液位控制系统中控制器的设计应用

结晶器液位控制是冶金连铸系统中非常重要的环节,由于结晶器液位系统具有时变性和非线性特性,而且存在许多不确定扰动因素,无法建立准确的模型,常规的控制方法已经不能满足要求,本文介绍的是FUZZY-PID复合自适应控制系统在包钢连铸系统结晶器液位控制中的设计与应用。 1包钢连铸项目结晶器液位控制系统中FUZZY-PID的设计与应用1.1控制系统概述 结晶器液位控制是连铸生产中非常重要的一个环节,它对铸坯的质量、浇铸的顺利进行、工人劳动强度的减轻有着决定性的影响。控制系统框图如图1—1所示。 本系统采用塞棒来控制流入结晶器中的钢水流量。塞棒位置(开度)与钢水流量的特性关系是设计结晶器液位控制的重要依据。在浇铸过程中,塞棒会受到钢水的冲刷和腐蚀,使塞棒头部变形,导致塞棒位置与钢水流量的特性关系发生变化,如图1—2所示。 图中,曲线1是正常情况时的特性关系;曲线2是塞棒头部受到冲刷后的特性关系。由图示可知,随着塞棒头部的冲刷,特性曲线变陡。由于在连同年续浇铸时,浇铸时间很长,塞棒头部受到的冲刷很严重,即随着浇铸时间的延长,塞棒位置与钢水流量的特性关系会发生较大变化,而这种特性关系的变化无法用确定的数学关系式描述,在这种情况下仅采用常规控8、电源电压:~220V±10%制方法很难达到对液位的精确控制。本系统采用模糊控制——PID控制的复合式自适应控制系统,解决此问题。1.2硬件配置 在本系统中,PLC采用西门子S5—135U,CPU为928B。为提高对液位系统变化的响应速度,在PLC中采用双CPU。其中一个CPU用于主系统控制,另一个CPU专门用于结晶器液位控制。928B为一种高性能的CPU,响应时间可以达到ms级。1.3软件设计1.3.1结晶器液位控制原理 控制原理如图1—3所示:在自动开浇或液位低于20%时,切换开关(软件)K切换到“1”位,放大系数Kp为1K(K为Kp的调整系数)。此时,模糊控制器不起作用。在正常控制时,K切换到“2”位,即采用模糊控制器的输出作为PID控制器的放大系数Kp。这样的设计是为了在液位很低的时候,迅速开大水口开度,使液位能快速达到设定液位值附近。当实际液位超过40%以后,开关K切换到“2”位,进入正常控制。 1.3.2模糊控制冲击机可以记录被冲击的试样在受锤冲击的瞬间力值器1(FUZZY1)的设计 FUZZY1的输入变量是液位的偏差量与浇铸速度的变化量之和,是一维输入量和一维输出量的模糊控制器。1.3.2.1输入变量的模糊化 设定输入变量的论域为[-10 000,+10 000]。在此论域上,设定5个模糊子集,这5个模糊子集分别是:NB(负大),NS(负小),Z(零国际市场的回暖),PS(正小),PB(正大)。其形状分布如图1—4所示。 1.3.2.2输出变量的设计 设定输出变量的论域为[0,0005]。在此论域上设定3个模糊子集。这3个模糊子集分别是:S(小),M(中),B(大)。其形状分布如图1—5所示。1.3.2.3控制规则1.3.2.4控制决策 根据控制规则,利用模糊控制决策中重心法得到控制决策曲线图,如图1—6所示。 微机控制金属材料薄板杯突试验机
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