發(fā)布時間：2017-06-23 22:11

  本文關(guān)鍵詞：立式攪拌磨機解耦控制系統(tǒng)的研究與設計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：立式攪拌磨機是一種重要的超細粉磨設備,廣泛應用于礦山、冶金、化工、制藥等領域,隨著各行業(yè)對物料顆粒粒徑的需求越來越小,開發(fā)智能化的高效細磨設備成為一個熱點研究課題。磨礦系統(tǒng)多變量、非線性、大時滯和強耦合的特性,導致各個輸出量不能達到確定的輸出,系統(tǒng)很難控制。這嚴重影響了立式攪拌磨機生產(chǎn)的安全性、經(jīng)濟性和工人勞動強度。在實際生產(chǎn)當中,因為參數(shù)難以控制,立式攪拌磨機的故障發(fā)生率比普通球磨機要高很多,其價值不能得到充分發(fā)揮。為解決以上問題,本文從工藝分析出發(fā),以實驗室立式攪拌磨機為研究對象,結(jié)合目前常用的控制技術(shù),在控制算法及其在工業(yè)控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方式上做了以下內(nèi)容研究：(1)對立式攪拌磨機磨粉系統(tǒng)存在的問題進行了分析。針對這些問題,對立式攪拌磨機及其控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進行研究分析,確定了論文的解耦控制方案。(2)對立式攪拌磨機磨礦原理和工藝流程進行了分析,得出影響磨機正常運行和磨礦工藝的主要因素為攪拌器的輸出轉(zhuǎn)矩、磨礦過程中礦料的濃度和輸出礦料的速度�？刂平o礦速度、配方水給水速度和攪拌器轉(zhuǎn)速這三個輸入量可以實現(xiàn)控制上述輸出因素。這些輸入輸出因素之間相互耦合,因此,確立了三輸入三輸出耦合控制系統(tǒng)方案。(3)對三輸入三輸出系統(tǒng)之間的耦合關(guān)系進行研究,利用最小二乘法結(jié)合MATLAB系統(tǒng)辨識工具箱,得到了系統(tǒng)的數(shù)學模型。論文采用前饋補償解耦控制算法對三輸入三輸出解耦控制方案進行了設計,并在Simulink平臺中建立了仿真結(jié)構(gòu),分別對系統(tǒng)解耦之前、加入前饋補償解耦控制算法之后以及加入前饋補償PID解耦控制三種情況進行了仿真。(4)對實現(xiàn)立式攪拌磨機解耦控制算法的硬件系統(tǒng)及監(jiān)控軟件進行了研究和設計。整個控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用上位機監(jiān)控設備加下位機PLC可編程控制器的方案。方案先是對解耦控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行設計,其次對PLC的各個模塊的硬件進行設計,最后對PLC的程序進行了編寫。該系統(tǒng)實現(xiàn)了立式攪拌磨機控制系統(tǒng)輸入輸出控制、控制系統(tǒng)模擬量采集與處理、輸出量報警等功能。上位機采用觸摸屏設備。監(jiān)控系統(tǒng)功能主要包括輸入輸出開關(guān)控制、大小調(diào)節(jié)、需要控制參量的曲線顯示、報警事件輸出和記錄等。并針對不同的用戶,設置了不同等級的操作權(quán)限。最后對上位機軟件進行了模擬仿真,模擬結(jié)果顯示能實現(xiàn)監(jiān)控功能。本文將解耦控制算法應用于立式攪拌磨機控制系統(tǒng),在技術(shù)應用上具有一定的先進性。結(jié)果表明,該方法能實現(xiàn)基本控制和監(jiān)控功能,并達到了立式攪拌磨機控制系統(tǒng)的解耦效果。
【關(guān)鍵詞】：立式攪拌磨機 前饋解耦控制 MATLAB PLC WinCC flexible
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.9;TP273
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 問題研究的背景及意義12-13
• 1.2 立式攪拌磨機發(fā)展及應用現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 立式攪拌磨機簡介13
• 1.2.2 立式攪拌磨機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3 立式攪拌磨機控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 國內(nèi)外選礦磨礦系統(tǒng)控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 磨礦系統(tǒng)常用的控制方案16-18
• 1.4 本文采用的方案和研究的主要內(nèi)容18-20
• 第二章 立式攪拌磨機磨礦系統(tǒng)及控制參量分析20-30
• 2.1 立式攪拌磨機結(jié)構(gòu)組成與工作原理分析20-25
• 2.1.1 立式攪拌磨機的結(jié)構(gòu)20-21
• 2.1.2 立式攪拌磨機磨礦原理與工藝流程分析21-23
• 2.1.3 立式攪拌磨工藝的影響因素分析23-25
• 2.2 立式攪拌磨控制系統(tǒng)輸入輸出量分析25-26
• 2.3 三輸入三輸出系統(tǒng)控制的總體方案確定26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 立式攪拌磨解耦控制算法研究與設計30-56
• 3.1 立式攪拌磨系統(tǒng)模型辨識30-38
• 3.1.1 最小二乘法模型辨識簡介30-31
• 3.1.2 磨礦系統(tǒng)輸出量對輸入量的響應31-35
• 3.1.3 實驗機磨礦系統(tǒng)傳遞函數(shù)35-38
• 3.2 立式攪拌磨系統(tǒng)解耦控制系統(tǒng)設計38-54
• 3.2.1 解耦控制簡介38-39
• 3.2.2 立式攪拌磨系統(tǒng)前饋補償解耦控制原理與設計39-44
• 3.2.3 耦合系統(tǒng)仿真44-47
• 3.2.4 前饋補償解耦控制系統(tǒng)仿真47-51
• 3.2.5 前饋補償解耦-PID控制仿真51-54
• 3.3 本章小結(jié)54-56
• 第四章 立式攪拌磨控制系統(tǒng)的硬件設置和軟件設計56-78
• 4.1 控制系統(tǒng)的功能要求與控制量分析56-58
• 4.1.1 控制功能要求56-57
• 4.1.2 控制對象及檢測控制量的范圍分析57-58
• 4.2 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)總體設計58-63
• 4.2.1 下位機控制器選擇58-59
• 4.2.2 硬件系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設計59-60
• 4.2.3 上位機軟件與MATLAB之間的數(shù)據(jù)交換60-62
• 4.2.4 PLC硬件與軟件之間的通訊連接62-63
• 4.3 下位機PLC系統(tǒng)的硬件組態(tài)和程序設計63-77
• 4.3.1 西門子S7-300硬件與SIMATIC Step7組態(tài)軟件簡介63-64
• 4.3.2 S7-300 PLC硬件組態(tài)64-66
• 4.3.3 I/O地址設置66-67
• 4.3.4 SIMATIC Step7軟件編程67-77
• 4.4 本章小結(jié)77-78
• 第五章 上位機監(jiān)控軟件設計78-88
• 5.1 上位機監(jiān)控軟件選擇78
• 5.2 變量與通訊設置78-80
• 5.3 監(jiān)控系統(tǒng)畫面組態(tài)80-86
• 5.3.1 主界面80-81
• 5.3.2 運行操作界面81-82
• 5.3.3 運行狀態(tài)趨勢圖組態(tài)82-83
• 5.3.4 報警窗口和報警視圖組態(tài)83-84
• 5.3.5 控制參數(shù)設置組態(tài)84-85
• 5.3.6 數(shù)據(jù)記錄組態(tài)85-86
• 5.4 用戶權(quán)限設置86-87
• 5.5 本章小節(jié)87-88
• 第六章 總結(jié)與展望88-90
• 6.1 總結(jié)88-89
• 6.2 下一步工作展望89-90
• 致謝90-92
• 參考文獻92-96
• 附錄 攻讀碩士期間發(fā)表學術(shù)成果和參與的科研項目96
• A. 發(fā)表的學術(shù)論文96
• B. 參與的科研項目96

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