[发明专利]一种基于FPGA的高炉TRT伺服控制系统

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的高炉TRT伺服控制系统，包括FPGA核心控制板，FPGA核心控制板分别接收A/D1信号采集电路板采集的静叶液压缸活塞位置信号以及A/D2信号采集电路板采集的透平机静叶开度设定值信号，FPGA核心控制板对接收到的信息进行处理后通过D/A信号输出板发送至电液伺服阀，通过电液伺服阀控制透平机的静叶开度。将FPGA强大的逻辑运算功能和微处理器丰富的资源和灵活性结合到一起，使得基于FPGA的电液伺服控制器的设计更加方便，人机交互更易实现，控制器的参数更便于调节，使用FPGA器件可以大大缩短系统的研制周期，减小资金投入。

技术领域

本发明属于能源与动力工程技术领域，具体涉及一种基于FPGA的高炉TRT伺服控制系统。

背景技术

TRT(Blast Furnace Top Gas Pressure Recovery Turbine System)，即高炉炉顶煤气余压回收透平发电装置，传统的高炉TRT控制系统副回路的电液位置伺服控制器是采用模拟电路来实现控制，使得用于该回路的控制算法无法得到改进和完善，限制了控制系统的进一步优化，顶压控制系统的副回路是一个电液位置伺服系统，该系统中的控制器通常是以经典PID实现的模拟伺服控制器。该控制器虽然具有快速跟踪的优势，但同时也存在PID参数调节不便以及温漂和零漂等问题，且由于其硬件特性的限制，智能控制等一系列先进的优化控制算法无法应用于高炉TRT的顶压控制系统中，这对提升高炉顶压的控制品质造成了极大的不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于FPGA的高炉TRT伺服控制系统，以改善高炉TRT控制系统的顶压控制品质。

本发明采用以下技术方案：

一种基于FPGA的高炉TRT伺服控制系统，包括FPGA核心控制板，FPGA核心控制板分别接收A/D1信号采集电路板采集的静叶液压缸活塞位置信号以及A/D2信号采集电路板采集的透平机静叶开度设定值信号，FPGA核心控制板对接收到的信息进行处理后通过D/A信号输出板发送至电液伺服阀，通过电液伺服阀控制透平机的静叶开度。

具体的，静叶液压缸设置有位置传感器，位置传感器用于采集4～20mA静叶液压缸活塞的位置信号并发送给A/D1信号采集电路板。

进一步的，A/D1信号采集电路板用于获取位置传感器采集的静叶液压缸活塞位置信号并经过A/D转换后发送给FPGA核心控制板。

具体的，透平机设置有顶压控制器，顶压控制器用于输出4～20mA透平机静叶开度的设定值信号并发送给A/D2信号采集电路板。

进一步的，A/D2信号采集电路板用于获取顶压控制器传来的透平机静叶开度设定值信号并经过A/D转换后发送给FPGA核心控制板。

具体的，FPGA核心控制板包括两路A/D采集控制模块，两路A/D采集控制模块分别用于和A/D1信号采集电路板、A/D2信号采集电路板的A/D转换芯片连接；

一路A/D采集控制模块依次经过FIR数字滤波模块、模糊自适应PID控制模块、D/A输出模块与D/A信号输出板上的D/A转换芯片连接；第二路A/D采集控制模块与NIOS系统连接；

NIOS系统经过双口RAM1与模糊自适应PID控制模块连接，模糊自适应PID控制模块经过双口RAM2与NIOS系统连接构成数据回路。

进一步的，NIOS系统采用C语言实现基于NIOSII的键盘和显示模块连接。

具体的，FPGA核心控制板还连接有外围设备，外围设备包括SDRAM、FLASH、I2C和人机交互设备。

具体的，FPGA核心控制板上的核心控制器采用EP1C12FPGA芯片。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：