基于神經網絡預測控制的分段臺車式電阻爐控制系統

作者：黃潤

摘要：分段臺車式電阻爐溫度控制是自動控制領域中一個較為經典的應用,是金屬工件熱處理工藝的關鍵,其被控對象具有大滯后,升溫單向性,大慣性等特點.電阻爐溫度控制的精度直接影響著熱處理工件的質量和一次成品率,為了克服上述復雜性,實現對電阻爐溫度的良好控制效果,近年來產生了多種控制效果好,魯棒性強的電阻爐溫度控制算法.本文通過對多種不同的電阻爐溫度控制策略的分析,結合本文中電阻爐爐膛結構的分段特性,采用神經網絡構建電阻爐爐溫的預測模型,實現了對分段臺車式電阻爐溫度的神經網絡預測控制.通過對系統抗擾特性及魯棒性方面的仿真分析,驗證了本文所采用的控制策略可以實現良好的控制效果.根據熱處理工藝的要求,本文完成了基于現場總線技術,集檢測,控制,優化,管理和決策等功能于一體的具有高適應性,高可靠性和高穩定性的分段臺車式電阻爐控制系統的開發,整個控制系統由計算機控制系統與電氣控制系統兩部分組成.計算機控制系統采用了二級計算機控制方式,自動化級采用三菱Q系列PLC,實現對分段臺車式電阻爐14/26個加熱區的溫度控制和臺車行走,側墻密封裝置,前段/后段加熱元件接電裝置的邏輯控制;上位監控級為在研華工業控制計算機上運行的工業組態程序,完成對整個控制系統的組態,報警,制表,曲線繪制等功能.電氣控制系統由12臺電氣柜組成,接收來自自動化級的邏輯控制及溫度控制信號,調節電力調整器電壓輸出,實現臺車行走的變頻控制及接電,密封電機的正反轉控制.系統投入運行后的效果表明,整個控制系統具有良好的自適應性,魯棒性及控制品質,能完全滿足分段臺車式電阻爐的熱處理工藝要求.本文的主要研究成果:通過對分段臺車式電阻爐控制系統的研制,解決了在不同大小的爐膛內對金屬工件熱處理過程中的高度非線性,升溫單向性,高噪聲干擾等關鍵技術問題,提高了熱處理工件質量及一次成品率,是將先進控制技術應用于實際生產過程控制的一次成功嘗試.收起

關鍵詞：分段臺車式電阻爐 神經網絡 預測控制 車式電阻爐 爐膛結構 熱處理工藝 溫度控制算法