近年來,食品企業(yè)不斷發(fā)展,企業(yè)面臨的競爭壓力不斷增加,為增強企業(yè)競爭力,需要提高隧道爐的生產(chǎn)效率與質(zhì)量。傳統(tǒng)隧道爐溫度控制系統(tǒng)使用PID控制,但是該方法升溫速度慢,超調(diào)量大,影響產(chǎn)品質(zhì)量,因此,有必要對隧道爐進行改造與優(yōu)化。本文針對隧道爐溫度控制系統(tǒng)進行深入的研究與分析,利用滑�？刂撇皇芡饨绺蓴_的優(yōu)點,將滑模控制與隧道爐溫度控制系統(tǒng)相結(jié)合,提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和工作效率。首先,本文首先介紹了隧道爐溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構組成,通過對隧道爐各個部分的研究,根據(jù)隧道爐功能的不同,將硬件部分分為燃燒系統(tǒng)、循環(huán)加熱系統(tǒng)、傳送系統(tǒng)、排濕系統(tǒng)以及軟件部分的控制系統(tǒng)。進一步介紹了隧道爐的工作原理,結(jié)合實際生產(chǎn)過程及隧道爐的運行模式,找出了隧道爐在工作過程中出現(xiàn)的問題。同時,針對各個問題與控制目標提出了解決方法。通過對隧道爐中部分器件進行改進,在燃燒機與燃燒室之間加裝電機,在隧道爐內(nèi)部加裝傳感器,優(yōu)化隧道爐的信息采集系統(tǒng)。針對增加的設備,配置相應的I/O點。以上位機為平臺,組態(tài)的監(jiān)控界面為控制平臺,從而監(jiān)控隧道爐內(nèi)部運行狀態(tài)。進一步,研究了隧道爐內(nèi)部各系統(tǒng)的熱量轉(zhuǎn)化的方式。通過對流量轉(zhuǎn)化的分析,根據(jù)現(xiàn)場實際測量的數(shù)據(jù),計算出燃燒機提供的熱量、產(chǎn)品消耗的熱量與隧道爐消耗的熱量,從而得到了隧道爐的熱效率。進而,分析了出隧道爐內(nèi)部對于熱量損耗的原因,提出了改進方案,根據(jù)隧道爐的熱量轉(zhuǎn)化情況,參考雙容溫度滑�？刂葡到y(tǒng)中的鍋爐模型,對雙容溫度模型進行優(yōu)化,進而得到了隧道爐溫度控制系統(tǒng)的數(shù)學模型。本文采用了滑�？刂茖λ淼罓t溫度控制系統(tǒng)進行控制。滑�？刂婆c其他控制不同之處在于,滑�？刂频慕Y(jié)構并不固定,它可以在動態(tài)過程中,根據(jù)系統(tǒng)的當前狀態(tài),對結(jié)構進行不斷的變化,以適應系統(tǒng)狀態(tài),保證系統(tǒng)按照預定的滑動模態(tài)的狀態(tài)軌跡運動。由于外界干擾對滑動模態(tài)沒有影響,使得滑�？刂凭哂许憫俣瓤�、抗干擾能力強和利于實現(xiàn)等優(yōu)點。針對帶有干擾的非線性系統(tǒng)進行了穩(wěn)定性分析,驗證了滑模控制的抗干擾能力。通過分析可以知道,帶有干擾的非線性系統(tǒng)可以在有限時間內(nèi)達到滑模面,并且系統(tǒng)是穩(wěn)定的。從而,為滑�？刂圃谒淼罓t系統(tǒng)在中的應用奠定了理論基礎。針對構建的隧道爐系統(tǒng),確定了控制器的結(jié)構,設計了滑�？刂破�,根據(jù)現(xiàn)場實際數(shù)據(jù),計算了滑模控制器中的各個參數(shù)。通過對系統(tǒng)仿真分別得到了滑�？刂婆cPID控制在165℃與175℃時對隧道爐系統(tǒng)的控制效果。驗證了滑�？刂圃谒淼罓t溫度控制系統(tǒng)中應用的可行性。
【學位單位】：曲阜師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TS203;TP273
【部分圖文】：

第 2 章 隧道爐結(jié)構及其改造 隧道爐結(jié)構1 隧道爐硬件結(jié)構隧道爐由隧道窯爐、燃燒機、加熱部件、溫度傳感器、循環(huán)風扇、排濕風扇、可器和傳送帶等部分組成。在餅干生產(chǎn)過程中主要分為四個階段，各階段對溫度有求，分別對應著餅干的脹發(fā)、定型、脫水和上色[10]。隧道窯爐被分為四個溫區(qū)，長 15m，全長 60m，每個溫區(qū)都有一個燃燒室，為隧道爐提供熱量。將隧道爐內(nèi)據(jù)功能不同進行劃分，隧道爐溫控系統(tǒng)主要是由燃燒系統(tǒng)、熱風循環(huán)系統(tǒng)、傳送濕系統(tǒng)四個分系統(tǒng)組成，另外還有負責采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)、監(jiān)控設備運行情況和控制行的溫度控制系統(tǒng)。圖 2.1 是以一段溫區(qū)為基礎的結(jié)構圖，隧道爐實物圖如圖

圖 2.2 隧道爐實物圖統(tǒng)燃燒室組成的燃燒系統(tǒng)為隧道爐提供熱量。燃燒機啟動后進入燃燒室，在燃燒室內(nèi)充分燃燒，經(jīng)過燃燒室內(nèi) S 形的過鼓風機的抽取，將熱量打入烘烤管道[11]。由表 2.1 可以 或 0-10V 的模擬信號控制，比例調(diào)節(jié)燃燒機 42kw 至 110表 2.1 燃燒機參數(shù)型號發(fā)熱量(kw)控制方式 控制信號 電最小 最大S10/M 42 110 比例調(diào)節(jié)模擬量控制0-10V 或4-20mA1p2250有對燃燒機的發(fā)熱量進行控制，只是將燃燒機的發(fā)熱量固

燒室組成的燃燒系統(tǒng)為隧道爐提供熱量。燃燒機啟動入燃燒室，在燃燒室內(nèi)充分燃燒，經(jīng)過燃燒室內(nèi) S 形鼓風機的抽取，將熱量打入烘烤管道[11]。由表 2.1 可 0-10V 的模擬信號控制，比例調(diào)節(jié)燃燒機 42kw 至 11表 2.1 燃燒機參數(shù)號發(fā)熱量(kw)控制方式 控制信號 最小 最大10/M 42 110 比例調(diào)節(jié)模擬量控制0-10V 或4-20mA5對燃燒機的發(fā)熱量進行控制，只是將燃燒機的發(fā)熱量制。這就導致燃燒機對隧道爐內(nèi)溫度的控制存在很大2.3 所示。
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本文編號：2876221