【正文】 湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計摘 要溫度控制在我國電子、冶金、機械等工業(yè)領域應用非常廣泛。它對控制調節(jié)器要求極高，回轉窯是冶金、水泥、耐火材料生產中的關鍵設備。溫度是回轉窯工藝過程控制中的重要參數之一，自上世紀60年代起人們便開始注意它的控制問題，并進行了大量研究工作。提高回轉窯的控溫精度對于改善焙燒質量、節(jié)約能源、降低生產成本都有重要意義。本文在分析回轉窯工藝特點及其控制要求基礎上，為解決回轉窯溫度控制超調量大、調節(jié)時間長等問題，提出了回轉窯窯溫模糊控制方法，提高對回轉窯的控制精度。用模糊控制理論建立參數模糊規(guī)則表，通過模糊推理獲得模糊控制決策表，并對其進行模擬仿真，仿真結果表明參數模糊規(guī)則表建立合理，模糊控制器在響應速度、穩(wěn)態(tài)精度等方面均優(yōu)于常規(guī)PID控制器。模糊控制器對系統模型要求不高，在有干擾信號或系統模型發(fā)生變化時能夠滿足回轉窯的煅燒工藝要求，提高回轉窯的控溫精度，改善煅燒質量，適用于類似回轉窯溫度控制系統這樣的非線性、大滯后且隨機干擾嚴重的系統。關鍵詞：回轉窯，溫度控制，模糊控制，仿真ABSTRACTTemperature control is widely used in electron, metallurgy and machine industry in our country. It needs higher quality temperature controller. Rotary kiln is the key equipment in the production of metallurgy, cement and material of firefast, people began to pay attention to the problem of rotary kiln control in 1960s, a lot of research works have been done. It is significant for ameliorating production quality, saving energy, reducing operating costs to improve control precision of rotary kiln.Based on analyzing the rotary kiln39。s technology and control request, in order to solve the problems of rotary kiln temperature control system big overshoot and long time of regulation etc. Fuzzy control is proposed to improve the temperature control precision on rotary kiln. Fuzzy controller regulates the proportional, integral and differential coefficient by fuzzy control theory to establish tables of parameters fuzzy rules and control lists. The simulation result of temperature curve showed: Fuzzy rules are reasonable. Fuzzy controller is independent of the system model, and it is prior to general PID in39。 response speed and stable precision and restraint ability against the interference, it offer higher precision and improve production quality. The fuzzy controller is appropriate to nonlinearity and pure timedelay and random interference system such as rotary kiln temperature control system.Keywords: rotary kiln, temperature control, fuzzy control, simulation目 錄第1章 緒論 1 國內外水泥及其生產技術的發(fā)展現狀及趨勢 1 國外水泥生產概述 1 我國水泥生產發(fā)展現狀與趨勢 1 水泥生產工藝 2 課題的設計目的和意義 3第2章 智能控制系統理論 5 控制理論發(fā)展概述 5 智能控制簡介 5 智能控制系統的功能及其基本要素 5 智能控制的特點及類型 6 模糊語言 6 模糊語言的概念 6 模糊語義 8 模糊語法 8 模糊推理 9 模糊控制理論 10 模糊控制的基本思想 10 模糊控制系統的基本組成 11 模糊控制器 13 模糊控制算法 15 模糊控制器基本設計方法 15 神經網絡控制 18 專家系統 19 本章小結 20第3章 水泥回轉窯溫度控制系統設計 21 水泥回轉窯檢測和控制現狀 21 水泥回轉窯參數控制 21 回轉窯工藝過程 22 煅燒工藝 22 回轉窯基本結構 23 回轉窯的模糊模型 24 概述 24 模糊控制方案的建立 24 模糊控制器的設計 25 解模糊 28第4章 水泥回轉窯溫度模糊控制的仿真 30 MATLAB的概況 30 回轉窯模糊控制系統仿真 30 仿真結果分析 32結論 33致謝 34參考文獻 35附錄 37湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文）湖南工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計第1章 緒 論 國內外水泥及其生產技術的發(fā)展現狀及趨勢 國外水泥生產概述現在，國際水泥工業(yè)以預分解技術為核心[1]，將現代科學技術和工業(yè)生產的最新成果廣泛用于水泥生產的全過程，形成了一套具有現代高科技特征和符合優(yōu)質、高效、節(jié)能、環(huán)保要求以及大型化、自動化的現代水泥生產方法。水泥裝備大型化、生產過程自動化、實現產品高質量是工業(yè)發(fā)達國家水泥工業(yè)當今的特點。20 世紀90年代以后國際水泥工業(yè)又出現了水泥生態(tài)化的高潮，即從可持續(xù)發(fā)展的角度形成了一套具有現代科技特征、高效、節(jié)能、環(huán)保和大型化與自動化的水泥生產方法。隨著通信、計算機、控制理論等科學技術的迅猛發(fā)展，這些技術已成為實現水泥生產過程自動化、水泥產品高質高效、節(jié)能降耗和環(huán)境保護的關鍵因素。 目前，水泥生產自動化系統大都采用單回路控制與人工操作相結合的系統和集散控制系統DCS (Distributed Control System)，在大型化水泥生產中，單回路控制系統中控制效果較差且不能完成遠距離通信，而DCS系統在本質上因采用封閉式通信協議而極易形成“自動化孤島”。現場總線控制系統FCS(Fieldbus Control System)因通信協議的開放性而能很好地解決上述問題，它的應用在水泥生產控制領域將產生一場新的革命。 國外發(fā)達國家水泥生產采用干法預分解窯技術，生產線能力大型化，上世紀90年代達到4000t/d以上，目前5000t/d以上生產線己成為主流；生產與管理信息化，運用計算機技術、先進控制技術、通信技術，開發(fā)出各種工藝過程的專家系統和數字神經網絡系統，實現大型化水泥企業(yè)遠程操作和診斷，使水泥生產和管理朝信息化、自動化、網絡化、智能化方向發(fā)展；通過改進工藝，采用新的檢測技術和儀器，利用信息技術，水泥生態(tài)化技術已成為發(fā)展趨勢。上世紀90年代到本世紀初，國家建材行業(yè)主管部門提出了“控制總量、調整結構、淘汰落后”[2]和“由大變強，靠新出強”的跨世紀發(fā)展戰(zhàn)略方針，開始了水泥產業(yè)結構調整，一大批5000t/d干法水泥熟料生產線建設投產，我國新型干法水泥生產技術已經成熟，大型生產線的主要經濟指標達到國外先進水平。大幅度提高了新型干法水泥產量，到2005年新型干法水泥產量占全國水泥總產量的30%，淘汰了落后的生產工藝和裝備，實現了產業(yè)升級的目的。目前，新型干法水泥生產技術成為我國水泥工業(yè)發(fā)展重點[3]，在提高現有新型干法水泥工藝技術和裝備制造水平的同時，正在加快開發(fā)高效率的熟料燒成系統、高效節(jié)能的粉磨設備、新一代蓖式冷卻機、大型高效收塵設備和綜合優(yōu)化在線控制技術與裝置；逐步加強水泥生產企業(yè)信息化和網絡化建設：它包括水泥生產過程自動化和智能化，實現管理決策科學化、信息化和網絡化，商務活動的電子化、網絡化和信息化；另外為最大限度提高自然資源綜合利用率和保護環(huán)境，正在提高水泥工業(yè)清潔生產水平，沿著水泥生態(tài)化的方向發(fā)展，保持水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 水泥生產工藝目前水泥生產過程主要為回轉窯生產過程，其生產流程如圖1. 1所示。其生產工序是以石灰石、粘土、鐵粉等為原料，通過生料配料、生料粉磨、鍛燒、熟料配料、水泥粉磨、包裝等工序生產出水泥的過程。原料進廠后經過預處理，由化驗室對原料進行化驗分析，通過計算給出生料配方，生料配料工序根據化驗室給出的配方比例對生料進行配料得到混合料，混合料通過生料磨磨成粉狀入生料庫，生料經鍛燒成為熟料，熟料與礦渣、礦化劑按一定比例混合后，通過水泥磨成粉狀入水泥儲存庫，最后經過包裝出廠。 水泥生產的整個生產工藝過程主要包括窯外預熱分解、窯內鍛燒、熟料冷卻、廢氣處理和煤粉控制等工序。在回轉窯水泥生產過程中，窯尾分解爐溫度是一個重要的工藝參數，分解爐溫度的穩(wěn)定對整條生產線的穩(wěn)定、高產和節(jié)能具有重大的影響。. 課題的設計目的和意義水泥回轉窯設備改進的最核心的問題就是其溫度控制方法的改進，即變手動控制為智能微機控制。 要對水泥回轉窯進行智能微機控制，首先要解決的就是對于其控制的理論模型的建立。由于回轉窯的熱工過程復雜，具有時變分布參數和非線性特性，很難精確描述，故理論模型很少得到實際應用。1978年，丹麥學者Larsen首次為一條濕法水泥回轉窯設計了模糊控制器，并取得成功，從而開僻了水泥回轉窯控制的新途徑。但是，對于其它的回轉窯來說，不能照辦照抄其經驗，因為不同生產在其工藝上有其獨特性，必然導致其控制過程的獨特性。只有在充分了解水泥的生產工藝，采集足夠數據，才能建立具有針對性的模糊模型，實現對水泥回轉窯的模糊控制?；谏鲜鲈颍诳刂祁I域，實時模糊控制系統綜合了各種智能控制的優(yōu)勢，克服了它們各自的不足。它能在初始信息不完全或不十分準確的情況下，較好地模擬人的思路和方法，依據建立好的模糊控制規(guī)則，給出盡可能準確的控制參數，這也是最新智能控制方法及應用研究的發(fā)展趨勢之一。本文結合一個實際的科研課題，針對水泥廠的生產控制系統技術改造需求，進行相應的應用研究與開發(fā)設計，其研發(fā)的成果具有較高的實用價值和良好的社會效益。第2章 智能控制系統理論 控制理論發(fā)展概況自動控制理論作為一門學科，隨著生產的發(fā)展而不斷地發(fā)展，尤其是計算機的更新換代更加推動了控制理論的向前發(fā)展?？刂评碚摰陌l(fā)展過程一般分為三個階段：第一階段：本世紀40至60年代，稱為“經典控制理論”，它較好地解決了生產過程中的單輸入單輸出的問題。第二階段：本世紀60至70年代，稱為“現代控制理論”，它較好地解決了生產過程中的多輸入多輸出的問題。第三階段：本世紀70年代至今，控制系統向著大系統理論和智能控制[4][57]方向發(fā)展，前者是控制理論廣度上的開拓，后者是控制理論在深度上的挖掘。大系統理論是用控制和信息的觀點，研究各種大系統的結構方案、總體設計中的分解方法和協調等問題的技術理論基礎；智能控制是研究與模擬人類智能活動及其控制與信息傳遞過程的規(guī)律，研究具有某些仿人智能的工程控制與信息處理系統。 智能控制簡介. 智能控制系統的功能及基本要素1．智能控制系統具有以下功能(1)學習功能：系統對一個過程或未知環(huán)境所提供的信息進行識別、記憶、學習并利用積累的經驗進一步改善系統的性能，這種功能同人的學習過程類似。(2)適應功能：這種適應功能包含更高層次的含義，除包括對輸入輸出自適應估計外，還包括故障情況下自修復等。(3)組