基于磨机的预测控制器的设计(编辑修改稿)

基于磨机的预测控制器的设计(编辑修改稿)内容摘要：

ntrol effect is achieved. Key words: Ball mill。 grinding process。 predictive control。 MATLAB simulation 济南大学毕业设计 4 1 前言 磨机一直是粉磨物料的关键设备，广泛适用于发电、水泥、选矿、陶瓷、冶金等各个行业。 在水泥厂中，两仓或三仓的球磨机一直是主要的粉末设备。 磨机是一种大能耗设备，与高能耗同样引人注目的石磨机极低的粉磨效率。 对磨机这样一个能耗巨大而能量利用率极低的大型设备，能够进行负荷的自动控制，保证其稳定运行在最佳工况，提高能量利用率，降低电耗，从而降低火电厂和水泥厂的成本，已是势在必行。 文献 [1]概述了预测控制与先进的控制算法的结合状况 ,并对存 在的问题进行了探讨 ,从理论上分析了其智能化发展趋势和方向。 文献 [2]综述了焦炉加热控制的发展，然后通过对焦炉进行深入分析以及对广义预测控制与动态矩阵算法的研究，设计了隐式广义预测自校正控制器 ， 继承了传统广义预测控制算法的优点。 文献 [3]针对一类具有非线性特性的复杂被控对象，提出新的适用于具有并行提前多步预测模型的MPC 反馈校正策略 ， 讨论了建模前的常规数据预处理以及 SVM 参数选取对模型精度的影响。 文献 [4]根据煮糖过程的物料平衡、能量平衡和生产过程的各种物性参数的机理解析关系建立描述被控生产过程的模型，并 以该模型作为对象对煮糖结晶过程实施非线性预测控制仿真 ， 围绕预测模型、反馈校正、滚动优化三项预测控制的基本原理，对非线性预测控制在煮糖结晶过程中的应用进行了深入的研究 与 探讨。 文献 [5]论述了 “ 长鞭效应 ” 的起因以及对供应链的影响 ,并通过仿真过程形象模拟了长鞭效应及其特征。 其次 ,在总结前人研究成果的基础上 ,提出了运用模糊控制器对系统进行优化及在传统广义预测控制算法中引入动态矩阵的误差校正方法 ,提出了一种新的隐式广义预测自校正控制器对系统 的 优化 理论。 使用 MATLAB 对优化控制方案进行了仿真 ,并通过 PID 控制的仿真比 较 ,证明了方案的有效性。 文献 [6]分析了目前企业成本控制中存在的问题 ,叙述了 现代成本管理理论和成本控制的基本技术和方法 ， 在分析成本控制的三种模式的基础上 ,分别构建了面向产品生命周期和集成化供应链的成本预测控制模式。 将预测控制的思想引入成本控制 ,提出了以小波神经网络作为模型预测算法 ,CUSUM 控制图作为成本预测控制律的成本控制的体系模型和步骤 ,而且给出了基于灰色模型的简化算法。 文献 [7]针对具有范数有界不确定参数或多面体不确定参数的不确定时滞系统 ,提出了状态反馈或输出反馈鲁棒预测控制器的设计方法 ,并分析了 闭环系统的可行性和渐近稳定性 ,得到相应的时滞无关或者时滞相关性条件。 文献 [8]对系统的建模误差进行预测，并将其与模型预测相结合构成广义预测控制算法，目的在于抑制模型失配的影响，增强广义预测控制的鲁棒性，仿真结果表明了这一算法的有效性。 文献 [9]对 当前引起控制界广泛重视的几种预测控制算法进行了比较，对鲁棒性问题、非线性系统控制、多变量系统控制、实用化问题和综合功能预测控制器的研究现状及发展趋势进行了讨论。 文献 [10]总结了近年来预测控制在热工过程控制中的研究成果 , 仿真研究和实际应用都有力地证明了预测控制可 以应用到热工过程控制中去并能取得较好的控制品质。 文献 [11]研究了多变量分散型预测控制在应用中的主要问题 ,并提出了在多变量过程控制中采用各子系统分散建模、分散预测控制并辅以基于规则的智能协调 ,以解决多变量系统的解耦和优化控制问题。 其工程应用优点是建模简单、优化计算量小并且保证控制的安全性。 济南大学毕业设计 5 意义 工业生产 的过程是复杂的，我们建立起来的模型也是不完善的。 就是理论非常复杂的现代控制理论，其控制的效果也往往不尽人意，甚至在一些方面还不及传统的 PID 控制。 70 年代，人们除了加强对生产过程的建模、系统 辨识、自适应控制 等方面的研究外，开始打破传统的控制思想的观念，试图面向工业开发出一种对各种模型要求低、在线计算方便、控制综合效果好的新型算法。 这 样 的 背 景 下 ，预 测 控 制 的一 种 ， 也 就是 模 型 算 法控 制 （ MACModel Algorithmic Control）首先在法国的工业控制中得到应用。 因此预测控制不是某一种统一理论的产物，而是工业实践中逐渐发展起来的。 同时，计算机技术的发展也为算法的实现提供了物质基础。 为了控制磨机的粉磨过程，必需检测反映磨机负荷的物理量。 磨机是粉磨系统的核心，磨机具有非线性、大滞后、强耦合 的特点，磨机是一种能耗大、效率低的设备，而预测控制器恰好可以针对其以上特点进行控制。 本设计针对磨机系统存在的以上问题设计了预测控制器，从而有效的实现了对磨机系统的控制。 能够提高磨机控制的自动化水平，降低磨机粉磨的能耗，达到节能降耗的目的，具有重要的意义。 背景 自十九世纪末第一台球磨机诞生以来，球磨机因其应用广泛、大功率、大产出的特点在矿业、建材、工、冶金及电力部门等基础行业的原料粉碎中得到广泛的应用。 随之陶瓷工业的发展，球磨机也成为陶瓷工业中粉磨工序中不可缺少的机械设备。 从长远来看，今后相当长的时 期内球磨机仍将是陶瓷工业中原料磨碎作业的主要设备，因此对球磨机的研究也受到了相关专家的重视，近年来国内外的研究取得了许多成果，例如：球磨机的控制与节电、水泥粉磨系统改造、水泥磨机内部结构改造等。 除此以外，还有通过智能控制大大提高生产效率 ,例如：球磨机负荷自动系统实现、振动球磨机工艺参数优化设计、基于智能控制系统的陶瓷球磨机神经网络控制方法的开发、闭路球磨机产量的神经网络控制、球磨机有用功率与其工作参数关系的研究等。 济南大学毕业设计 6 2 粉磨基础及球磨机生产机理 粉磨生产过程简述 粉磨技术发展历史 因为采矿事业的发展，干法捣碎磨机出现在九世纪初，到 1512 年湿法捣碎磨也随后发现了。 在之后的几个世纪，由于原动力的限制，粉磨本质没有进一步变化，直到第一次工业革命，蒸汽机的发明导致第一台辊式磨在 Corn wall 的使用。 在 1858年美国人发明了颚式破碎机用于硬质物料的粉碎。 1877 年车险了锤式破碎机。 现代粉磨技术的发展经历了两个阶段：第一阶段自 1。