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天津理工大学2015届本科生毕业设计说明书天津理工大学本科生毕业论文（设计）题目：基于T-S模糊模型的炼铁烧结过程建模姓名：陈亭宇学院：自动化学院专业：自动化班级：11级自动化卓越1班学号：20110578指导教师：孙昌平完成时间：2015.52015年5月天津理工大学2015届本科生毕业设计说明书摘要自从1985年TS模糊系统被提出后，它的模型辨识算法也经过很多学者的研究，这些算法还处在不断地改良之中。T-S模糊系统被广泛应用于基于数据的建模应用中，T-S模糊系统的建模问题在非线性系统的分析与设计中一直是个很重要的话题。TS模糊模型因为它的万能逼近能力，可以使用较少的规则很好地近似某些非线性函数，因此非常适用于建立非线性系统的近似数学模型，并且在对被控对象非线性的建模中有着广泛应用。控制系统的设计基础就是建立系统的数学模型。但是基于过程的非线性、时变性、随机干扰等不确定性因素，传统的建模方法对某些复杂的非线性系统建模过程就会稍显困难。文章中在常见的TS模糊系统建模方法的基础上，提出了几种改进的建模方法将非线性项进行建模。根据局部近似化的建模方法，本文采用泰勒级数展开式将模糊模型中的非线性项进行近似化，与局部近似化的方法相比，精度会稍微提高一些。另外一种建模方法是以某些文献的思想做基础，稍作了一些改变，处理了一些带有扰动的非线性项。根据传统的T-S建模方法，把处理方法中的取极值改成取其中较容易求取的数值。还有一种方法是根据所提出的算法去处理一类经典的非线性系统问题，即倒立摆问题，对其进行了一种新的建模方法。最后对每种建模方法进行了比较分析，由于每种模糊建模方法都存在相应的优缺点，所以应该对提出的每一个非线性系统方程进行分析之后选取合适的建模方法，取长补短。天津理工大学2015届本科生毕业设计说明书〔关键词〕：TS模糊模型;泰勒级数;麦克劳林级数;非线性;局部近似化;扇区非线性天津理工大学2015届本科生毕业设计说明书ABSTRACTSince1985afterTSfuzzysystemshavebeenproposed,itrevampedthemodelidentificationalgorithmScholar'sresearch,whichisstillincontinuousimprovement.T-sfuzzysystemsarewidelyusedindatabasedmodelingapplications,t-sfuzzysystemmodelinginnonlinearsystemsanalysisanddesignhasalwaysbeenaveryimportanttopic.TSbecauseofitsuniversalapproximationcapabilityoffuzzymodel,youcanusefewerrulesinsomenonlinearfunctionsverywell,soitisverysuitablefornonlinearsystemsapproximationmodelandcontrollednonlinearmodelhasawiderangeofapplications.Controlsystemdesignbasedonestablishingthemathematicalmodelofthesystem.ButbasedonprocessNonlinearandtime-varying,randomuncertaintyfactors,traditionalmodelingapproachesforcertainComplexnonlinearsystemmodelingprocesscanbesomewhatdifficult.ArticlesinthecommonTSfuzzysystemmodelingmethodbasedonpresentedseveralmodifiedModelingmethodofnonlinearmodeling.Accordingtothelocalapproximationmodelingmethod,thisUsingTaylorseriesexpansionsofthefuzzyapproximationofthenonlineartermsinthemodel,andthelocalApproximationmethods,accuracywillimprovesome.AnothermodelingapproachisbasedonaTheideologicalbaseofsomedocuments,makesomechanges,dealtwithanumberofnon-linewithadisturbanceItem.Accordingtothetraditionalmethodoft-sFuzzyModelingandchangingmethodsintheextremetodealwithoneEasiertocalculatevalues.AnothermethodisbasedonthealgorithmtohandleoneClassicproblemsofnonlinearsystems,theinvertedpendulumproblem,onthebasisofanewmethodofmodeling.Finally,eachmodelingapproacharecomparedandanalyzed,becauseeachexistinFuzzyModelingmethodCorrespondingadvantagesanddisadvantages,soitshouldbemadeofeachequationisanonlinearsystemanalysis天津理工大学2015届本科生毕业设计说明书[Keywords].TSfuzzymodel;Taylorseries;McLaughlinseries;nonlinear;Approximatenonlinearsector;天津理工大学2015届本科生毕业设计说明书目录第一章课题描述.........................................111.1炼铁烧结介绍.................................................111.2T-S模糊模型介绍：...........................................121.3T-S模糊模型的特点：.........................................141.4本论文的大致工作：...........................................15第二章基础知识.........................................162.1模糊集合的基本概念...........................................162.2模糊集合的基本运算：.........................................182.3模糊C均值聚类（FCM）算法....................................182.4最小二乘法...................................................202.5逐步回归方法：...............................................21第三章炼铁烧结的工艺流程...............................253.1原料的准备：.................................................253.2配料与混合：.................................................263.3烧结生产：...................................................273.4烧结过程中用到的化学反应：...................................29第四章运用T-S模糊模型对炼铁烧结过程进行建模...........314.1从各类公式中总结整个构建模型的过程...........................314.2利用T-S模糊模型对炼铁烧结数据进行仿真.......................314.2.1确定T-S模糊模型的后件结构...............................324.2.2确定T-S模糊模型的前件参数与结构.........................334.2.3确定模糊模型的后件参数...................................334.3利用MATLAB对模型进行仿真....................................33第五章结论...........................................35致谢.....................................错误!未定义书签。天津理工大学2015届本科生毕业设计说明书第一章课题描述1.1炼铁烧结介绍炼铁烧结的过程其实就是使用粉末状和细砂状的含铁材料经过化学反应和人工冶制，生产出具有十分不错的冶铁性能的精铁矿，是高炉炼铁前不可缺少的步骤之一。在炼铁烧结中，减少高炉内的燃料热损耗是所有炼铁厂的首要任务，但是想要全面提高人造烧结矿的质量还要加强常温的强度，所以要达到这个目的，就要提高烧炉原材料的还原性，还要加强焦炭以及煤粉的利用率，并降低燃耗。炼铁厂一般先要将加工的铁矿粉和自然界的精矿石进行打磨和筛选，按照规定来使用颗粒半径小于8mm的铁矿粉，同时颗粒半径小于8mm的返矿粉可冶铁厂生产出来的废料，例如硫酸渣，高炉炉尘，轧钢皮等按照规定比例延迟后，再调整高炉内的热量多少和酸碱度的大小和熔剂，例如：石灰石、生石灰、消石灰，将所有的准备工作做好之后再将高炉点火。因为燃料进行化学时放出的大量热量，燃料层内生产出许多的液相，可以有助于把没有融化的精铁粉变成块状铁矿石，综上所述就是烧结矿。可以看出，炼铁烧结的工艺是将铁粉造块的过程，主要依赖的是热量的多少和盐碱度的大小和原料的比例。从前钢铁厂只是直接用自然中的铁矿石拿来冶铁，由于工业革命使得钢铁产业迅猛发展，同时市场对钢铁的需求也日益增长，多以人们开始逐渐开发贫矿石和含有许多金属的复合矿，通过许多方法处理过后得到精铁矿，然后将半径小于8mm的精矿粉烧结造块再开始炼铁。从第一步的炼铁烧结来讲，它属于一种人工生产精矿石的生产手段，人们依赖于这种方法使得地球上许多的贫矿石可以通过烧结手段变成精铁矿来满足高需求的高炉冶铁和人们对优质精矿石的需求，同时也是大自然中的资源得到充分利用，也是的高炉炼铁工艺得到了充分的发展。从材料的利用来讲，在高炉炼铁的过程中生产出来的富矿粉、高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮、铁屑、硫酸渣等其他钢铁及化工工业的若干废料也得到了充分的利用，变成了冶铁工程中能够满足人们需求的优质人造精矿石，也做到了变废为宝。再从工厂的可持续发展角度来讲，高炉使用烧结过的精铁矿可以帮助钢铁高产，能量损耗最低，设备使用更持久。因为与自然中的天然矿石来比，烧结过后的矿石的化学成分稳定、颗粒度均匀、还原性较高、冶铁性能好，所有的条件都可以保证高炉炼铁的稳定运行，其中烧结矿通过加入一定比例的熔剂，获得了自熔性和熔剂性，从而减少了石灰石等燃料，使得高炉温度降低，生产指标得到改善。天津理工大学2015届本科生毕业设计说明书最后从环保的角度来讲，炼铁烧结可以帮助减少高炉炼铁过程中生产的硫元素和氟元素等有害物质，同时省略了高炉炼铁的脱硫过程