焊锡真空脱铅炉计算机优化控制策略研究
|
摘要
用于处理焊锡（S_n—P_b合金）的真空蒸馏脱铅炉已成功应用于工业生产多
年，但目前仍处于凭经验操作的水平。由于炉子在真空封闭状态下运行，因而
难以及时了解炉内作业情况，也就很难达到及时、准确控制产品质量的目的。
为此本文指出了建立真空炉静、动态数学模型并分别进行优化的必要性及其意
义。分析了建模条件、阐述了建模过程、验证了模型的准确性及可靠性，并对
其优化结果进行了分析。从而实现真空炉的自动控制。
本文在参考机理模型建模方法的基础上，分别根据线性回归法和过程辨识
法建立起模型的静、动态数学模型，得到了表征真空炉内部特性的静态数学模
型—多输入、单输出的代数方程和动态数学模型—多输入、单输出的差分方程。
以云锡公司10吨/日真空炉为例，将此型炉子的观测值及初始值送入计算机，经
离线计算后，依次得到炉子的静态模型，并在此基础上对模型参数进行优化，
得到最佳入炉电功率的值，同时还可获得炉子的动态模型与相应的最优电功率
值，其结果以表格和曲线的形式输出。为了更好的便利于交互，本文还设计了
一个人机界面。将计算结果同现场实测值及所观察到的现象相比较，证明了此
模型同实际运行的10吨/日真空炉基本吻合，认为可用此模型来模拟实际运行的
真空炉。
此模型既可用来指导生产，使真空炉处于最佳运行工况，又为真空炉实现
计算机在线实时控制奠定基础。
The furnace of -vacuum distillation removing Pb is use as managing solder
(Sn桺b alloy), It has been succeed in industry for many years. However, It is still
situated in the level of the experiential operation. Being the operation of furnace under
the condition of vacuum. It makes that operators deserve difficulty the dynamic
operative condition in the furnace. Therefore, The intention to control production
quality instantly and accurately is difficulty reached. For this reason, the paper
indicates the necessity and meaning to build the static, dynamic mathematical model
of the furnace and have optimized the models respectively. Analyses the condition to
build the model, elaborate the course to build the model and verifies the accuracy and
dependability of the model, analyses the consequence of optimize at the same time.
Thus we will achieve the automatic control of vacuum furnace.
In this paper, we reference the method of mechanism model according the
linearity regression method and the system identification method to build the static,
dynamic mathematical model. The static model is multi梚nput and single梠utput
algebra equation, the dynamic model is multi梚nput and single梠utput difference
equations. After measurable inputs and initial values of I OT/day vacuum furnace in
Yun Xi Institute, these dates are carried in personal computer and calculated out line.
We can get the static model of vacuum furnace, moreover, we can optimize the model
parameter and get the optimistic electric power of furnace. Furthermore, the dynamic
model and relevant the optimistic electric power are also obtained. The results are
printed with lists and curves. In order to advantage each other better, the paper is also
design the person梞achine interface. The calculating results compare with the
measurable values and observational appearance in fact to verif~?the model that may
simulate the practical vacuum furnace.
The model not only may guide production to make the furnace at its best, but also
lay a foundation to carry out computer controlling on line and in time.
年，但目前仍处于凭经验操作的水平。由于炉子在真空封闭状态下运行，因而
难以及时了解炉内作业情况，也就很难达到及时、准确控制产品质量的目的。
为此本文指出了建立真空炉静、动态数学模型并分别进行优化的必要性及其意
义。分析了建模条件、阐述了建模过程、验证了模型的准确性及可靠性，并对
其优化结果进行了分析。从而实现真空炉的自动控制。
本文在参考机理模型建模方法的基础上，分别根据线性回归法和过程辨识
法建立起模型的静、动态数学模型，得到了表征真空炉内部特性的静态数学模
型—多输入、单输出的代数方程和动态数学模型—多输入、单输出的差分方程。
以云锡公司10吨/日真空炉为例，将此型炉子的观测值及初始值送入计算机，经
离线计算后，依次得到炉子的静态模型，并在此基础上对模型参数进行优化，
得到最佳入炉电功率的值，同时还可获得炉子的动态模型与相应的最优电功率
值，其结果以表格和曲线的形式输出。为了更好的便利于交互，本文还设计了
一个人机界面。将计算结果同现场实测值及所观察到的现象相比较，证明了此
模型同实际运行的10吨/日真空炉基本吻合，认为可用此模型来模拟实际运行的
真空炉。
此模型既可用来指导生产，使真空炉处于最佳运行工况，又为真空炉实现
计算机在线实时控制奠定基础。
The furnace of -vacuum distillation removing Pb is use as managing solder
(Sn桺b alloy), It has been succeed in industry for many years. However, It is still
situated in the level of the experiential operation. Being the operation of furnace under
the condition of vacuum. It makes that operators deserve difficulty the dynamic
operative condition in the furnace. Therefore, The intention to control production
quality instantly and accurately is difficulty reached. For this reason, the paper
indicates the necessity and meaning to build the static, dynamic mathematical model
of the furnace and have optimized the models respectively. Analyses the condition to
build the model, elaborate the course to build the model and verifies the accuracy and
dependability of the model, analyses the consequence of optimize at the same time.
Thus we will achieve the automatic control of vacuum furnace.
In this paper, we reference the method of mechanism model according the
linearity regression method and the system identification method to build the static,
dynamic mathematical model. The static model is multi梚nput and single梠utput
algebra equation, the dynamic model is multi梚nput and single梠utput difference
equations. After measurable inputs and initial values of I OT/day vacuum furnace in
Yun Xi Institute, these dates are carried in personal computer and calculated out line.
We can get the static model of vacuum furnace, moreover, we can optimize the model
parameter and get the optimistic electric power of furnace. Furthermore, the dynamic
model and relevant the optimistic electric power are also obtained. The results are
printed with lists and curves. In order to advantage each other better, the paper is also
design the person梞achine interface. The calculating results compare with the
measurable values and observational appearance in fact to verif~?the model that may
simulate the practical vacuum furnace.
The model not only may guide production to make the furnace at its best, but also
lay a foundation to carry out computer controlling on line and in time.
引文
[1] 付梦印、钟秋海编著，现代控制理论与应用，机械工业出版社。1-5．
[2] 方崇智、萧德云编著，过程辨识。清华大学出版社。1-21，133-188。
[3] 徐南荣、宋文忠等编著，系统辨识，东南大学出版社。1-16．
[4] 孙荣恒编著，应用数理统计，科学出版社。230-256．
[5] 张小蒂编著，应用回归分析，浙江大学出版社。206-264。
[6] 王永初编著，最佳控制系统设计基础，科学出版社。74-78，87-128．
[7] 邵惠鹤编著，化工过程最优控制，化学工业出版社。38-40，72-97，285-313．
[8] 张明达编著，最优控制工程，中南工业大学出版社。301-357．
[9] 符羲编著，系统最优化及控制，机械工业出版社。240-241，336-340．
[10] 沈静珠编著，过程系统优化，机械工业出版社。267-278．
[11] 秦寿康编著，．最优化理论和方法，电子工业出版社。356-362．
[12] 蔡宣三编著，最优化与最优控制，清华大学出版社。549-592．
[13] 孙德敏编著，工程最优化及应用，中国科技大学出版社。97-132．
[14] 范鸣玉编著，最优化技术基础，清华大学出版社。67-92．
[15] 戴永年、赵忠编著，真空冶金，冶金工业出版社。1-7．
[16] 李兰馨编著，过程数据的计算机处理，清华大学出版社。195-205．
[17] 十吨/日真空炉热能测试报告，云锡-冶技术科，1990． 9。
[18] 曾祥镇、金晓明，工业生产过程的稳态优化与离线调优，昆工学报，1993． 1
[19] 曾祥镇、王俊强、金晓明、曾益民，电热连续结晶机的稳态模拟与优化控制 策略，昆工学报，1993． 4。
[20] 初学导、江韬编著，系统辨识及程序设计，山东科学技术出版社。159-197．
[21] Duane Hanselman，Bruce Little field，李人厚、张平安等译，精通MATLAB 综合辅导与指南，西安交通大学出版社。112-122．
[22] 张宜华编著，精通MATLAB5，清华大学出版社。45-51
[23] 韩九强编著，MATLAB高级语言及其在控制系统中的应用，西安交通大学 出版社。217-240．
[24] 薛定宇编著，控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言及应用，清华大学 出版社。107-112．
[25] 刘兴良编著，最优控制及应用，科学出版社。125-150．
[26] 朱伟勇、胡晨江等编著，最优设计的计算机证明与构造，东北工学院出版 社。124-155．
[27] 蒙以正编著，MATLZB5． X应用与技巧，科学出版社。252-265．
[28] 施阳、李俊等编著，．MATLAB语言工具箱-TOOLBOX实用指南，西北工 业大学出版社。157-200．
[29] 徐昕、李涛、伯晓晨等编著，MATLAB工具箱应用指南-控制工程篇， 电子工业出版社。1-82．
[30] 黄文梅、杨勇、熊桂林编著，系统分析与仿真-MATLAB语言及应用，国 防科技大学出版社。142-166．
[31] 程卫国、冯峰、徐昕等编著，MATLAB应用指南，人民邮电出版。237-241．
[32] 李胡锡、姜红编著，MATLAB循序渐进，上海交通大学出版社。122-130．
[33] 高俊斌编著，MATLAB5． O语言与程序设计，华中理工大学出版社。189-235．
[34] 杜藏、骆源编著，科学计算语言MATLAB简明教程，南开大学出版社。 190-204．
[35] 周明、李长虹、雷虎民编著，MATLAB图形技术-绘图及图形用户接口， 西北工业大学出版社。210-240．
[36] 王常力编著，工业控制计算机系统-设计与应用，电子工业出版社。 72-92．
[37] 袁赣南、李金编著，分布式多处理机控制系统， 哈尔滨工业大学出版社。 209-221．
[38] 冯丽辉编著， 工业计算机控制系统-接口、控制策略及系统设计与应用。 178-183．
[39] 冯丽辉编著，《DCS集散控制系统》学习提纲与材料汇编，昆明理工大学 自动化系。5-14．
[40] 万自五、黄正良编著，大工业过程计算机在线稳态优化控制，科学出版社。 31-89．
[41] 冯丽辉，内热式多级连续真空炉最优控制仿真，昆明工学院科研报告， 1994。
[42] 王常力、廖道文编著，集散型控制系统的设计与应用，清华大学出版社。 18-24．
[43] 张桂香、王辉编著，计算机控制技术，电子科技大学出版社。179-206．
[44] 王树青、赵鹏程编著，集散型计算机控制系统(DCS)，浙江大学出220-版社。220-240．
[45] 冯丽辉，昆明工学院计算机及自动控制系研究生毕业论文，1989。
[46] 徐武祥，昆明理工大学硕士研究生毕业论文，1997。
[47] 姜仁杰、朴日龙、孙晓春编著，集散控制系统应用指南，化学工业出版社。 207-215．
[48] 俞金寿、何衍庆编著，集散控制系统原理及应用，化学工业出版社。10-57．
[49] 黄步余编著，分散控制系统在工业过程中的应用，中国石化出版社。1～11．
[2] 方崇智、萧德云编著，过程辨识。清华大学出版社。1-21，133-188。
[3] 徐南荣、宋文忠等编著，系统辨识，东南大学出版社。1-16．
[4] 孙荣恒编著，应用数理统计，科学出版社。230-256．
[5] 张小蒂编著，应用回归分析，浙江大学出版社。206-264。
[6] 王永初编著，最佳控制系统设计基础，科学出版社。74-78，87-128．
[7] 邵惠鹤编著，化工过程最优控制，化学工业出版社。38-40，72-97，285-313．
[8] 张明达编著，最优控制工程，中南工业大学出版社。301-357．
[9] 符羲编著，系统最优化及控制，机械工业出版社。240-241，336-340．
[10] 沈静珠编著，过程系统优化，机械工业出版社。267-278．
[11] 秦寿康编著，．最优化理论和方法，电子工业出版社。356-362．
[12] 蔡宣三编著，最优化与最优控制，清华大学出版社。549-592．
[13] 孙德敏编著，工程最优化及应用，中国科技大学出版社。97-132．
[14] 范鸣玉编著，最优化技术基础，清华大学出版社。67-92．
[15] 戴永年、赵忠编著，真空冶金，冶金工业出版社。1-7．
[16] 李兰馨编著，过程数据的计算机处理，清华大学出版社。195-205．
[17] 十吨/日真空炉热能测试报告，云锡-冶技术科，1990． 9。
[18] 曾祥镇、金晓明，工业生产过程的稳态优化与离线调优，昆工学报，1993． 1
[19] 曾祥镇、王俊强、金晓明、曾益民，电热连续结晶机的稳态模拟与优化控制 策略，昆工学报，1993． 4。
[20] 初学导、江韬编著，系统辨识及程序设计，山东科学技术出版社。159-197．
[21] Duane Hanselman，Bruce Little field，李人厚、张平安等译，精通MATLAB 综合辅导与指南，西安交通大学出版社。112-122．
[22] 张宜华编著，精通MATLAB5，清华大学出版社。45-51
[23] 韩九强编著，MATLAB高级语言及其在控制系统中的应用，西安交通大学 出版社。217-240．
[24] 薛定宇编著，控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言及应用，清华大学 出版社。107-112．
[25] 刘兴良编著，最优控制及应用，科学出版社。125-150．
[26] 朱伟勇、胡晨江等编著，最优设计的计算机证明与构造，东北工学院出版 社。124-155．
[27] 蒙以正编著，MATLZB5． X应用与技巧，科学出版社。252-265．
[28] 施阳、李俊等编著，．MATLAB语言工具箱-TOOLBOX实用指南，西北工 业大学出版社。157-200．
[29] 徐昕、李涛、伯晓晨等编著，MATLAB工具箱应用指南-控制工程篇， 电子工业出版社。1-82．
[30] 黄文梅、杨勇、熊桂林编著，系统分析与仿真-MATLAB语言及应用，国 防科技大学出版社。142-166．
[31] 程卫国、冯峰、徐昕等编著，MATLAB应用指南，人民邮电出版。237-241．
[32] 李胡锡、姜红编著，MATLAB循序渐进，上海交通大学出版社。122-130．
[33] 高俊斌编著，MATLAB5． O语言与程序设计，华中理工大学出版社。189-235．
[34] 杜藏、骆源编著，科学计算语言MATLAB简明教程，南开大学出版社。 190-204．
[35] 周明、李长虹、雷虎民编著，MATLAB图形技术-绘图及图形用户接口， 西北工业大学出版社。210-240．
[36] 王常力编著，工业控制计算机系统-设计与应用，电子工业出版社。 72-92．
[37] 袁赣南、李金编著，分布式多处理机控制系统， 哈尔滨工业大学出版社。 209-221．
[38] 冯丽辉编著， 工业计算机控制系统-接口、控制策略及系统设计与应用。 178-183．
[39] 冯丽辉编著，《DCS集散控制系统》学习提纲与材料汇编，昆明理工大学 自动化系。5-14．
[40] 万自五、黄正良编著，大工业过程计算机在线稳态优化控制，科学出版社。 31-89．
[41] 冯丽辉，内热式多级连续真空炉最优控制仿真，昆明工学院科研报告， 1994。
[42] 王常力、廖道文编著，集散型控制系统的设计与应用，清华大学出版社。 18-24．
[43] 张桂香、王辉编著，计算机控制技术，电子科技大学出版社。179-206．
[44] 王树青、赵鹏程编著，集散型计算机控制系统(DCS)，浙江大学出220-版社。220-240．
[45] 冯丽辉，昆明工学院计算机及自动控制系研究生毕业论文，1989。
[46] 徐武祥，昆明理工大学硕士研究生毕业论文，1997。
[47] 姜仁杰、朴日龙、孙晓春编著，集散控制系统应用指南，化学工业出版社。 207-215．
[48] 俞金寿、何衍庆编著，集散控制系统原理及应用，化学工业出版社。10-57．
[49] 黄步余编著，分散控制系统在工业过程中的应用，中国石化出版社。1～11．
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |