在化肥專用管水平連鑄時，為延長鑄造時間，提高殘液的利用率，德國工程師將保溫爐劃分成三個腔，分別為進料腔、加壓腔和鑄造腔。三個腔室的底部是聯通的，對加壓腔通入高壓氮氣，通過控制氮氣壓力的大小，來調節其余兩腔的液位。但這種方法保溫爐液位有很大的波動，不僅會導致銅液溫度變化，還會導致石墨鱗片保溫層和雜質卷入銅液，嚴重影響化肥專用管質量，同時也增加了銅液溢出和泄露的風險，因此保溫爐液位精確控制是保證化肥專用管水平連鑄系統安全、提高化肥專用管質量和殘液利用率的關鍵。但由于保溫爐液位氣動控制系統具有時變性和非線性，且存在很多不確定的擾動因素，無法建立準確的化肥專用管數學模型，常規控制方法已經無法滿足此系統的控制要求，必須采取新的控制方法和控制策略。本文以某化肥專用管廠改造的保溫爐液位氣動控制系統為基礎，對化肥專用管特性進行深入研究，提出結構和控制策略的優化方案。將原系統中只能檢測鑄造腔液位下限、液位上限和液位超限的傳感器，用能連續檢測鑄造腔液位的全橋電路來代替，為后續的精確控制打好基礎；利用比例減壓閥代替原系統的氣控減壓閥和數字減壓閥來控制進氣量，利用比例換向閥和帶驅動器的球閥來代替原系統中的電氣控兩通球閥來控制排氣量。從理論和仿真兩個方面對系統進行優化分析，使其能達到良好的控制效果，從而提高系統的安全性和化肥專用管質量。　　本研究主要內容包括：⑴利用AMESim仿真軟件，搭建保溫爐液位氣控系統的物理模型，對正常運行和進料腔有銅液注入兩種情況進行仿真分析，為下一步設計控制器提供數據支撐。⑵對系統加入PID控制策略，首先，推導保溫爐液位氣控系統和保溫爐加壓腔氮氣的數學模型，并建立系統的方框圖。利用ZN臨界比例度法，確定PID控制器的比例、積分和微分系數，并進行仿真。仿真結果表明，加入PID控制器以后，保溫爐液位氣控系統的控制效果良好，達到了正常運行時的控制要求，為下一步設計鑄造腔液位變化量的理想信號打下基礎。⑶鑄造腔液位變化量理想信號的設計：由于檢測系統只能檢測到加壓腔的壓力和鑄造腔液位變化量，加壓腔的壓力是先增加后減小，且壓力曲線有很脈動，所以利用加壓腔的壓力和壓力的變化率來確定加料時間點，會造成邏輯錯誤，使仿真無法進行；本文利用鑄造腔的液位變化量和其與理想變化量的偏差確定加料時間點，利用加壓腔的壓力確定加壓腔內銅液耗盡的時間點，設計了鑄造腔液位變化量的理想信號，并加入到AMESim模型中進行仿真，從仿真結果可以看出，在注入銅液后鑄造腔液位會有較大的波動。⑷常規的PID控制器很難消除掉注入銅液時鑄造腔液位的波動。本文利用MATLAB設計了模糊自整定PID控制器，并利用聯合仿真技術，將AMESim與MATLAB連接起來。利用MATLAB中的控制器控制AMESim中的模型，并進行仿真，從仿真結果可以看出，在有銅液注入時，系統的動態性能有很大改善。

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