张贻锋[1]2004年在《铝电解生产过程网络控制系统的开发与研究》文中进行了进一步梳理随着控制、计算机和网络技术的发展，人们生产和生活中的控制对象日益从简单到复杂，从局部到整体，从单点到多点。与此相应，控制系统的发展也呈现出了向网络化、数字化、智能化的发展趋势。本文在从理论分析和技术实现两大方面对网络控制系统进行了研究的基础上，为某大型铝电解厂设计开发了一套生产网络控制系统，并结合铝电解槽这样一个复杂的控制对象，对神经网络专家系统进行了研究及给出了具体的实现。 全文共由七个部分组成，第一章是绪论部分，给出了课题的来源和网络控制系统发展背景。第二章从理论分析和技术实现两大方面对网络控制系统进行了研究。重点探讨了网络控制系统的技术实现。第叁章对铝电解生产过程网络控制系统的整体结构进行了设计并给出了硬件实现。第四章主要就控制系统所采用的控制算法进行了详实的探讨并给出具体实现。第五章是系统软件的设计与实现部分。第六章主要就系统调试与运行过程中出现的问题及所采取的相应措施进行了说明。第七章对全文的工作及所取得的成果进行了总结。 本论文的主要工作及所取得的成果主要体现在以下几个方面： (1) 给出了网络控制系统的定义、体系结构及其技术特点，为更好的理解网络控制系统奠定了基础。 (2) 对比分析了影响网络控制系统稳定性的几个主要问题：网络延迟、丢包和多通道传输的研究现状，得出了各方法的优缺点并给出进一步研究的方向。 (3) 阐述了为什么当今现场总线比工业以太网在控制系统中应用更为广泛，并着重对现场总线中的CAN总线进行了详实的分析。 (4) 结合本系统的实际情况，研究了神经网络算法，尤其对具有动量项的BP算法进行了详细的说明。 (5) 完成了铝电解生产过程的网络控制系统的整体设计，包括系统的拓扑结构、硬件选型、软件平台的选择等。 (6) 开发了监控级与现场级之间的CAN通信软件。 (7) 以Delphi6.0作为前台开发工具，Oracle数据库为后台数据处理单元，利用BDE技术建立管理数据库系统。中南大学硕十学位论文摘要 (8)为整个系统开发了操作简单、使用方便、功能强大、交互友好的运行监控界面。 (9)开发了槽况诊断神经网络专家系统，改变了由于传统的控制系统实施控制的整体效果在很大程度上受到操作管理者的操作管理水平的影响导致即使在同一工厂的同一生产系列中，不同的区域、不同的槽也会出现差异明显的控制效果的现状。好，要求实际运行结果表明，本系统结构合理，控制算法先进，鲁棒性工作可靠性高，人机界面友好，操作方便，达到了生产厂家的
张伟[2]2005年在《预焙铝电解槽专家模糊控制系统研究》文中认为随着计算机和自动化技术的发展,以及生产现场的需求,以计算机为核心的自动控制系统已经被广泛地应用于铝电解的生产过程控制,提高了铝电解的生产效率、延长了电解槽寿命。近年来人们又在尝试采用更先进的控制算法(比如自适应控制,模糊控制,专家系统等),从而进一步完善铝电解控制。论文以85KA预焙铝电解槽为例,根据铝电解“四低一高”的最佳工艺条件,研究开发出铝电解槽智能控制系统。 预焙铝电解槽是一种复杂的非线性、多变量时变系统,模型具有不确定性,浓度、极距、温度和分子比等参数在线检测困难。因此,我们采用智能控制方法来达到预期的控制效果。在广泛收集专家控制经验与知识的基础上总结出新的控制策略,能在脱机状态下独立完成电压、电流的在线采集,正常槽况下的准连续按需下料控制与常态极距调节、槽噪声解析与报告,阳极效应预报与声光报警,人工作业工序监控等功能,能通过CAN总线与监控机交换数据,并接收来自监控机的参数设定与优化,使对电解槽的监控更为精确和可靠。 为了使构建的控制系统能安全、可靠、高效地运行,我们采用基于CAN现场总线的分布式控制系统,在结构上采用叁级分布式网络体系结构。 论文首先就专家系统和模糊控制等智能控制技术进行了深入探讨,并着重研究了专家模糊控制器的算法原理在铝电解控制系统中的应用。然后,论文详细说明了硬件的设计方法及其软件实现,并且根据铝电解生产工业的特点给出了抗干扰和保护措施。最后介绍了系统的调试情况,完成了整个系统的开发任务。 本课题的开发和研究成果,将对铝电解工业产生巨大的经济效益,与此同时还将推动智能模糊控制技术在工业生产中的广泛应用。
魏航[3]2005年在《复杂过程网络控制及嵌入式实时控制系统的研究与开发》文中进行了进一步梳理铝电解是一个电解槽数量多、高能耗、高粉尘、强磁场、环境恶劣、劳动强度大的复杂生产过程。因此,计算机自动控制技术在铝电解生产过程中的应用具有重要的意义。 论文在对网络控制系统和嵌入式实时系统进行研究的基础上,依据铝电解“四低一高”的最佳工艺条件、过程监控功能以及生产管理的要求,为某大型铝电解厂研究开发了生产过程网络控制系统。 论文对嵌入式系统及嵌入式操作系统μC/OSII进行了分析与研究,并结合铝电解生产这样一种复杂的非线性控制对象,将μC/OSII移植到预焙铝电解槽智能控制系统中。 全文共由七个部分组成。第一章是绪论部分,给出了课题的来源、网络控制系统及嵌入式实时系统的发展背景。第二章对复杂的控制对象——铝电解生产进行了研究。第叁章从理论分析和技术实现两大方面对网络控制系统进行了研究,对网络类型与协议、网络采样率、时延、多数据包传输和数据包丢失等网络基本问题进行了分析,重点研究了网络控制系统的技术实现。第四章主要就专家系统、模糊控制等智能控制技术进行了探讨,对系统所采用的控制算法进行了详实的研究,并给出具体实现。第五章对铝电解生产过程网络控制系统的整体结构进行了设计,给出了硬件和软件实现,着重研究了多线程技术和数据安全策略。第六章研究基于80C196KC的μC/OSII系统在预焙铝电解槽智能控制系统中的应用。第七章对全文的工作及所取得的成果进行了总结。
宋祥君[4]2010年在《400KA铝电解槽能耗优化控制系统及实现》文中指出电解铝工业属于高耗能行业,如何控制成本,节能降耗已经成为电解铝企业的重要目标。低电压铝电解生产工艺是目前进行能耗优化的主要措施,该工艺具有提高电流效率、节省电能、延长电解槽寿命等优点,已成为当今世界铝电解工艺研究和发展的一个重要方向。电流强化是提高铝电解槽产量和经济效益的有效手段,结合电流强化理论进行了铝电解能耗优化控制研究,并在河南中孚实业400kA铝电解实验槽进行了实验。主要研究了基于极距调节的铝电解低压生产控制技术,阐述了整个电解铝生产的网络控制系统的实现。通过对低电压铝电解生产工艺、电解温度和电压变化的研究,获得了极距与电流效率的关系,分析了电流强化对电流效率的影响。通过测量极距等参数,计算得出新一轮的电压平衡。应用基于NN-PID控制器的RC控制技术实现降低电压的控制。最后还对400kA电解铝生产线的网络控制技术进行了研究。通过控制电解槽低电压运行,构建了铝电解能耗优化控制系统,使铝电解生产运行实现节能降耗。该系统已投入中孚实业运行半年,目前400kA铝电解槽电流已强化至412kA,设定电压由3.87V降至3.8V,吨铝电耗为12483kwh/t-Al,比原来降低约400 kwh/t-AL。通过实现铝电解过程能耗优化控制,达到电解槽能量平衡与节能降耗之目的。
矫丹[5]2015年在《铝电解多模式控制策略研究》文中认为铝电解过程是一个非线性、多耦合、时变和大时滞的工业体系,强电场、强磁场、强热场交互干扰,故障发生频繁,现场环境十分恶劣,使得控制难度极大,单一模式的控制方式很难使铝电解槽达到最佳的工作状态。本文根据铝电解过程的复杂特点,提出了铝电解多模式的控制策略,即根据铝电解过程正常、故障及出铝时不同的工作状态,采用不同的控制策略。通过对氧化铝加料时间和加料速率进行控制,使氧化铝浓度维持在理想范围内,从而使电解槽保持最佳的工作状态。主要做了以下几个方面工作：首先,在铝电解正常工作状态下,结合模糊控制和神经网络控制的特点,设计了模糊神经网络控制器,通过控制氧化铝的下料装置,来改变氧下料速度从而来改变槽内氧化铝的浓度,使得氧化铝浓度保持在理想范围之内,从而达到优化控制目的。再次,由于出铝和故障时,铝电解系统的各项参数与正常工作状态相比会发生较大的变化,而正常工作状态下的控制器难以对此时的系统实现良好的控制,为此,我们采用了小波神经网络预测控制器,依据铝电解系统的不同工作状态采用不同的控制策略——铝电解系统多模式的控制策略的实现。仿真实验验证了控制的可行性和优越性。最后,设计了铝电解系统的硬件接口电路,包括开关量输入/输出通道、模拟量输入/输出通道,保证了系统的良好运行。并且,结合现代化实际生产和管理需要,设计了网络控制系统,以Visual C++ 6.0为平台进行了管理系统软件的设计,保证了铝电解系统从控制器到硬件电路到软件操作的整个系统的完整性。
袁艳, 张泰山[6]2005年在《铝电解生产过程网络控制系统的设计与研究》文中进行了进一步梳理在从理论分析和技术实现两方面对网络控制系统进行研究的基础上,进行了铝电解生产过程网络控制系统的设计与研究,完成了系统的拓扑结构设计、硬件设计与软件设计,开发了操作简单、使用方便、功能强大、交互友好的运行监控界面及监控级与现场级之间的CAN通信软件。实际运行结果表明,本系统结构合理,控制算法先进、鲁棒性好、工作可靠性高、人机界面友好及操作方便,达到了生产厂家的要求。
张志斌, 祁建宏, 瞿朝成[7]2016年在《铝电解厂数据管理系统的设计与实现》文中指出随着技术的发展,传统的管理模式已无法适应现在铝电解厂的控制和管理要求,铝电解生产过程中数据管理系统的设计是为实现铝电解工厂自动化管理而实施的重大变革,利用计算机信息技术,通过网路数据管理新模式提高铝电解生产的管理水平和工作效率,通过降低成本获取最大的经济效益。
马蓉[8]2007年在《铝电解槽槽况多维分析系统的开发》文中认为计算机智能控制系统在现代铝电解工业生产中的应用可以说是日新月异，随着网络和信息时代的发展，怎样最优化地分析已获得的数据信息，从中找出有利和影响铝电解生产的因素已成为计算机智能控制系统在现代铝电解生产工业中的重要应用方向。本论文针对电解铝行业中的生产特点，从计算机在铝电解行业中的使用现状入手，结合工作实践，讨论了基于网络、大型数据库和数据仓库思想的铝电解槽槽况多维分析系统平台的设计与实现技术，重点讨论了OLAP技术在铝电解槽槽况多维分析过程中的应用，提出了铝电解槽槽况多维分析系统的星型模型，并依照模型的思想设计出了分析软件。软件通过对电解铝智能监控软件获得的生产数据进行分析处理，从图形的角度对各种参数进行了显示，从而让电解生产的管理人员能够方便地分析出电解生产过程中的异常情况，采取及时有效的办法来控制电解生产中的异常情况。论文还简单阐述了通过数据挖掘规则进行专家决策系统设计的思路，提出了铝电解多维分析系统下一步的研究方向，同时对设计中采用的关键技术进行了详细的说明。论文的主要贡献在于使用了OLAP技术的星型模型对铝电解槽槽况多维分析系统进行建模，利用Visual Basic进行编程绘制出槽况系统的直方图、折线图，使得以往只能依靠人工完成的繁琐的分析工作得以简化，极大地方便了的生产管理者对生产技术条件的掌握和调整。对分析各种异常槽槽况，预防和消除其它电解槽发生类似情况，提高电解生产效率有非常直观的指导作用。
汪东[9]2014年在《铝电解加料过程控制及监控系统的设计与实现》文中认为铝电解槽内电解质中氧化铝的浓度,是维持铝电解槽正常生产最重要的参数之一,而目前氧化铝浓度辨识所采用的信号为激励信号,其响应速度较慢,滞后性较强,辨识结果容易受电流、分子比、温度、噪声等干扰因素的影响,这些辨识过程的不稳定性对电解槽的稳定造成了较大的影响。初晶温度对于铝电解过程是极其重要的参数,而且对于铝电解过程中氧化铝浓度的监视,也主要体现在对电解质初晶温度的监测方面,它反映了电解槽中电解质的挥发性、流动性等性能,而且掌握初晶温度信息对提高铝电解过程中电流效率、降低能耗、电解槽控制有积极意义。因此,初晶温度是铝电解生产工艺不可或缺的基础数据和参数,初晶温度的研究是展开低温电解工艺、开发新型节能降耗电解装备等绿色环保生产研究的重要前提之一。在通过调查研究和大量的文献阅读基础上,本文以软硬件相结合设计的方法,对初晶温度的测量方法进行了研究,从而达到对氧化铝浓度的监视,同时对系统设计过程中遇到的问题提出了相应的解决方案,最终是以实现合理控制铝电解过程中氧化铝的加料为目的。论文主要工作如下:1、提出基于电解质温度的测量与采集方法,设计温度的检测系统方案,并且详细论证了方案的可行性。2、在硬件设计中,选用STC15L2K16S2单片机,来接收经过放大器和AD转换器调理后的热电偶采集到的温度值,并进行处理;同时使用温度传感器采集冷端温度;最后通过无线通信网络传输至上位机显示。3、软件设计采用模块化编程和结构化编程的思想,编程语言为Keil C51语言。主要包括主程序、单片机通信程序、冷端温度检测程序、AD转换器采集温度程序等。两路热电偶数据和冷端温度数据在单片机中得到计算,最终运用无线通信网络输出。不同的检测仪器适用于不同的环境,而便携式检测仪更适合测量生产过程中特定时刻或状态的温度。因此,本课题提出设计氧化铝加料过程控制及监视系统,使其具有高精度、高可靠性等特点,并通过实际的测量运用,达到设计要求,证明了设计系统的稳定可靠。
庞栩[10]2010年在《基于神经网络的氧化铝浓度控制模型研究》文中研究表明目前,铝电解的生产主要是以‘氧化铝浓度’控制为主,因此‘氧化铝浓度’的准确判断是整个浓度控制的基础。但是,铝电解是一个非线性、多变量耦合、时变和大时滞的工业过程体系,其过程伴随着复杂的物理化学反映。因此,复杂多变的生产过程决定了电解槽运行过程中众多参数和变量具有强耦合、不确定性、不可连续测定性,难以对氧化铝浓度的识别和诊断建立准确的数学模型,其成为电解铝的生产难点。近年来,智能控制理论得到迅速发展,为解决上述问题提供了一种新的思路。在智能控制方法中,由于神经网络方法本身所具有的非线性映射能力强、能够学习和适应不确定性系统的动态特性以及允许多输入多输出的特性,使其在求解非线性和不确定性控制问题方面具有其它方法所不具备的优势与潜力。本文在深入分析铝电解问题及生产实时数据的基础上,提出了一种新的铝电解氧化铝浓度控制方法。针对特定的槽况、工况,本方法旨在对氧化铝浓度进行有效控制,使槽况、工况尽可能保持在较好、稳定的状态或向该方向发展。论文的主要工作和成果如下:(1)研究铝电解过程数据的时序性,结合神经网络、关联规则库、专家系统,提出了一种新的氧化铝浓度识别方法及控制方法。该方法详细阐述了控制模型中,神经网络模型与关联规则库、专家系统的关系,并将神经网络上升为一种控制模型,利用控制策略对生产过程中的可控参数(自变量)进行实时、量化控制,进而将氧化铝浓度控制在设定目标范围内,使生产始终保持在较好的状况,最终实现了对铝电解生产过程的优化控制。(2)分析目前已有的几种典型的数据流趋势分析方法,包括滑动窗口(SW)算法、外推式在线数据分割(OSD)算法及其优越性和局限性。最终对动态数据流趋势分析方法进行了改进,提出了可变滑动窗口分析方法。针对铝电解实时数据流,该方法提高了趋势分析精度,从而提高整个模型的控制精确性。(3)结合专家知识,分析氧化铝浓度影响因子,采用数据仓库和数据挖掘技术对铝电解生产数据进行在线分析,最终提取出氧化铝浓度判断规则库。本文提出的氧化铝浓度控制方法在中铝贵州分公司得到了有效的运用,于2009年1月投入实验性生产,有效、准确地控制了氧化铝浓度,进而达到节能降耗目的。
参考文献：
[1]. 铝电解生产过程网络控制系统的开发与研究[D]. 张贻锋. 中南大学. 2004
[2]. 预焙铝电解槽专家模糊控制系统研究[D]. 张伟. 中南大学. 2005
[3]. 复杂过程网络控制及嵌入式实时控制系统的研究与开发[D]. 魏航. 中南大学. 2005
[4]. 400KA铝电解槽能耗优化控制系统及实现[D]. 宋祥君. 中南大学. 2010
[5]. 铝电解多模式控制策略研究[D]. 矫丹. 沈阳建筑大学. 2015
[6]. 铝电解生产过程网络控制系统的设计与研究[J]. 袁艳, 张泰山. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2005
[7]. 铝电解厂数据管理系统的设计与实现[J]. 张志斌, 祁建宏, 瞿朝成. 世界有色金属. 2016
[8]. 铝电解槽槽况多维分析系统的开发[D]. 马蓉. 兰州大学. 2007
[9]. 铝电解加料过程控制及监控系统的设计与实现[D]. 汪东. 电子科技大学. 2014
[10]. 基于神经网络的氧化铝浓度控制模型研究[D]. 庞栩. 重庆大学. 2010