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基于MATLAB的窑温模糊控制系统
的设计与仿真

姓名：刘波

班级：测控08-1

学号：12

指导教师：白晶

目录

1.摘要..........................................2
2.引言..........................................2
3.模糊控制器的设计..............................2
1).窑温的模糊控制窑温是一个重要的工艺参数,它的稳
定对整条生产线的稳产、高产和节能具有重大影响。.3
2).模糊控制器的设计............................4
5.结语..........................................7
6.参考资料......................................7
7.心得体会......................................8

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1.摘要

回转窑双烧过程中的窑温是影响窑产和质圣的重要因素,严重时

会引起锅窑,影响生产的正常进行。在分析影响窑沮的几个重要原因

后,提出了模栩技制才案在回转窑遥度技制中的应用,利用matlab

中的模栩二兵箱设计模栩撞制器,方便有效地实现参数自调整模栩

撞制来统的设计与仿真。仿真结果表明了该方法的有效性和正确性。
2.引言

回转窑生产过程是一个理化反应过程,具有大惯性、纯滞后、非线

性等特点,在这个过程中窑温作为一个非线性对象,干扰因素较多,

难以获得准确的数学模型。因此,采用传统的控制策略往往难以获得

令人满意的控制品质。为此世界上很多公司除了注重DCS系统在回转

窑生产线的应用外,还特别开发了一些应用与生产工艺各主要环节

的先进控制策略,其中模糊控制技术在窑温稳定方面有一定的效果。

而matlab作为一种开放的编程语言,提供了多种用户扩展工具,相

继推出的建模可视化功能Simulink和工具箱为仿真研究提供了有利

的工具。借助于它们,可以直观方便地进行分析、计算和仿真工作。

而模糊控制是基于模糊语言推理的控制方法。本文采用matlab和

Simlink建立回转窑的模糊控制系统结构,并进行了仿真。
3.模糊控制器的设计

窑温控制系统如图1所示,控制器采用本文设计的模糊控制器。被

控对象为回转窑,其数学模型为一般可表示为具有纯滞后的一阶惯

性环节根据控制系统的参数随物料不同而变化的特点,提出模糊控

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制方案。以G(s)=6/(8000s2+240s+1)为例加以说明。

1).窑温的模糊控制窑温是一个重要的工艺参数,它的稳定对整条

生产线的稳产、高产和节能具有重大影响。

根据对生产工艺和现场数据的分析以及操作人员经验的总结,可发

现:○1.如果增加给煤电机转速,则增大了进入窑的煤粉量,这就会

加快窑的反应,使窑温升高。转速越高,则温度上升的速度越快○2.

如果增加生料电机转速,则增大了入窑生料流量,这将增加窑内反

应物料数量,使窑温升高。

但生料流量增大到一定程度后,由于物料未能充分反应,窑内温度

反而会下降。事实上,入窑生料流量与入窑煤粉流量之间应维持一定

的比例关系,以便进行充分的反应○3.如果增大回转窑转速,则窑

内温度会略有下降,但两者之间的关系不是很明显。正常情况下,窑

的转速基本上是不变的。由此可见,影响窑温的因素很多,但给煤电

机的转速是一个主要因素。而其他因素诸如生料电机的转速和回转窑

的转速也对窑温有一定影响,且各因素之间存在藕合关系,但它们的

作用不是线性的,难以建立一个准确的数学模型来描述这个过程。如

采用传统的控制方法,即通过建立对象模型来实现对窑温的控制则

非常困难,因此采用模糊控制技术实现对窑温的自动调节

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。

2).模糊控制器的设计

模糊控制器的输入变量为窑温偏差E和温度偏差的变化EC,输出变

量为给煤电机转速增量U,将回转窑转速和生料电机转速作为干扰因

素处理。在Matlab命令窗口运行Fuzzy函数来建立一个FIS文件,选

择模糊控制器的类型为MAM_DANI型,根据图1系统的要求确定其

输入E和

EC的隶属度函数为高斯型(Gaussmf)输出U的隶属度函数为三角形

(Trimf)。它们的隶属度函数如图2、图3所示。

模糊控制器的核心是模糊规则库的建立,建立模糊规则库常用的方

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法是根据工艺操作及对操作人员经验的总结,抽取相应的模糊规则,

但获得的规则较为粗糙,且因操作人员经验的不同而