加热炉炉膛压力与排烟温度控制方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术提供了一种加热炉炉膛压力与排烟温度控制方法，包括确定模糊控制的输入量，输入量为炉压控制偏差与排烟温度控制偏差；对模糊控制的输入空间和输出空间进行模糊分割；对炉压控制偏差与排烟温度控制偏差进行模糊化；确定模糊集合的隶属函数；确定模糊控制器的控制规则以及所述控制规则对应的模糊映射关系；依据前后两次煤气总管压力变化值与助燃空气总管压力变化值，确定排烟调节阀控制补偿量，前馈控制热炉炉膛压力。本发明专利技术提出加热炉炉压动态调整前馈控制与反馈控制权重的方案，自主学习模糊控制炉压的控制程序；炉膛压力的稳定性得到了极大提高，保证了加热炉安全稳定运行；经过理论分析与实践表明，降低了生产能耗。

【技术实现步骤摘要】
加热炉炉膛压力与排烟温度控制方法、系统及介质
本专利技术涉及钢铁加热炉燃烧控制系统的
，具体地，涉及基于可变模糊区间的加热炉炉膛压力与排烟温度控制方法。
技术介绍
在加热炉过程控制中，其被控制量有：钢坯温度、加热时间、空燃比、炉温及炉压等变量；同样也有燃气压力与流量的变化、空气的压力与流量的变化、煤气的热值的变化等扰动因素。因此，在钢坯的加热过程中，需要通过控制空气的压力与流量、煤气的压力与流量、烧嘴的开关等变量，来达到控制加热钢坯温度达到轧制要求。因此加热炉控制过程具有多变量的、相互耦合的特点。作为一个多目标控制系统，钢坯在一定的升温速度下，控制系统的加热时间越短，炉压波动越小，其生产质量最高。然而，由于入炉钢坯规格变化、入炉钢坯温度不同、轧制规格不同等各种不同的原因，导致加热炉的热负荷始终处于波动状态。炉压的剧烈波动，往往容易造成能耗的高企，氧化铁皮生成量的增加，不利于生产的高效、稳定运行。针对步进式常规比例燃烧加热炉，往往采用基于压力检测的反馈控制策略。控制系统费在加热炉炉顶处安装1-2个压力传感器，通过实施检测炉膛压力，反馈调整排烟总管排烟调节阀的开口度，以此来达到稳定炉压的目的。此种控制方式，存在着如下的控制弊端：1.加热炉是一个纯滞后、非线性、时变、大惯性、强耦合和多变量的控制系统，依据检测炉压对排烟调节阀进行反馈调节，往往控制效果无法即时显现，容易造成控制失调的情况。2.频繁的调整排烟调节阀对于设备的损耗也非常明显，加快了设备更换周期，给运维维保工作提出很高的要求。3.控制系统采用PID控制的方式进行调节，PID控制在不同工况下往往产生不同超调量和系统稳态误差，使得炉压的控制稳定性进一步下降。4.采用单一的检测标的时，如果压力传感器发生故障，则整个控制系统无法进行反馈调整，存在着极大的控制隐患。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种加热炉炉膛压力与排烟温度控制方法、系统及介质。根据本专利技术提供的一种加热炉炉膛压力与排烟温度控制方法，包括如下步骤：步骤1：确定模糊控制的输入量，输入量为炉压控制偏差与排烟温度控制偏差；步骤2：对模糊控制的输入空间和输出空间进行模糊分割；步骤3：对炉压控制偏差与排烟温度控制偏差进行模糊化；步骤4：确定模糊集合的隶属函数；步骤5：确定模糊控制器的控制规则以及所述控制规则对应的模糊映射关系；步骤6：在烟温正常情况下，依据前后两次煤气总管压力变化值与助燃空气总管压力变化值，确定排烟调节阀控制补偿量，前馈控制热炉炉膛压力，当烟温超高时，以排烟温度为控制目标，反馈调整热炉炉膛压力。优选地，所述步骤1包括如下步骤：步骤1.1：目标炉压PFt＝20Pa，目标排烟温度TSt＝200℃；步骤1.2：依据实际炉压PFc与实际排烟温度TSc确定控制偏差DPF与DTS；DPF＝PFt-PFc；DTS＝TSt-TSc；输出量为目标控制权重c，目标控制权重是0-1之间的实数，表示前馈控制目标值修正系数，排烟温度按照修正后的目标排烟温度RTSt＝TSt+(1-c)*DTS进行控制。优选地，所述步骤2包括：模糊控制器的控制规则中的输入和前提的语言变量构成模糊输入空间，结论的语言变量构成模糊输出空间；语言变量的取值为一组模糊语言名称并构成语言名称的集合；模糊语言名称与模糊集合一一对应；对于每个语言变量，其取值的模糊集合具有相同的论域，模糊分割是要确定对于每个语言变量取值的模糊语言名称的个数，模糊分割的个数决定了模糊控制的精细化程度；炉压模糊控制的输入输出空间分割为负大NB、负小NS、零ZR、正小PS和正大PB。优选地，所述步骤3包括如下步骤：步骤3.1：计算差值统计分布参数μ、σ；步骤3.2：根据正态分布的累积密度函数：计算出5个论域所对应的阈值，及当F(x,μ,σ)分别为[0.2,0.4,0.6,0.8]时，求得x值；步骤3.3：利用计算出的4个x值进行阈值的再次划分；步骤3.4：求得变化后的最终论域区间。优选地，所述步骤4包括如下步骤：所述输入变量DPF和DTS的隶属度函数为三角隶属度函数；所述DPF的NB的三角隶属度函数关系式：所述DPF的NS的三角隶属度函数关系式：优选地，所述步骤5在当DPF＝PB，实际炉压控制偏差为“正大”且DTS＝NS，实际排烟温度控制偏差为“负小”时，模糊规格输出为0.9，控制应该以前馈控制为主要控制目标，以极小量用来反馈调整排烟温度的控制；目标炉压以按照修正后的目标炉压RPFt＝PFt+c*DPF进行控制，排烟温度按照修正后的目标排烟温度RTSt＝TSt+(1-c)*DTS进行控制。本专利技术还提供一种加热炉炉膛压力与排烟温度控制系统，包括如下模块：模块M1：确定模糊控制的输入量，输入量为炉压控制偏差与排烟温度控制偏差；模块M2：对模糊控制的输入空间和输出空间进行模糊分割；模块M3：对炉压控制偏差与排烟温度控制偏差进行模糊化；模块M4：确定模糊集合的隶属函数；模块M5：确定模糊控制器的控制规则以及所述控制规则对应的模糊映射关系；模块M6：在烟温正常情况下，依据前后两次煤气总管压力变化值与助燃空气总管压力变化值，确定排烟调节阀控制补偿量，前馈控制热炉炉膛压力，当烟温超高时，以排烟温度为控制目标，反馈调整热炉炉膛压力。优选地，所述模块M1包括如下模块：模块M1.1：目标炉压PFt＝20Pa，目标排烟温度TSt＝200℃；模块M1.2：依据实际炉压PFc与实际排烟温度TSc确定控制偏差DPF与DTS；DPF＝PFt-PFc；DTS＝TSt-TSc；输出量为目标控制权重c，目标控制权重是0-1之间的实数，表示前馈控制目标值修正系数，排烟温度按照修正后的目标排烟温度RTSt＝TSt+(1-c)*DTS进行控制。所述模块步骤2包括：模糊控制器的控制规则中的输入和前提的语言变量构成模糊输入空间，结论的语言变量构成模糊输出空间；语言变量的取值为一组模糊语言名称并构成语言名称的集合；模糊语言名称与模糊集合一一对应；对于每个语言变量，其取值的模糊集合具有相同的论域，模糊分割是要确定对于每个语言变量取值的模糊语言名称的个数，模糊分割的个数决定了模糊控制的精细化程度；炉压模糊控制的输入输出空间分割为负大NB、负小NS、零ZR、正小PS和正大PB。优选地，所述模块M3包括如下模块：模块M3.1：计算差值统计分布参数μ、σ；模块M3.2：根据正态分布的累积密度函数：计算出5个论域所对应的阈值，及当F(x,μ,σ)分别为[0.2,0.4,0.6,0.8]时，求得x值；模块M3.3：利用计算出的4个x值进行阈值的再次划分；模块M3.4：求得变化后的最终论域区间。所述模块M4包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加热炉炉膛压力与排烟温度控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：确定模糊控制的输入量，输入量为炉压控制偏差与排烟温度控制偏差；/n步骤2：对模糊控制的输入空间和输出空间进行模糊分割；/n步骤3：对炉压控制偏差与排烟温度控制偏差进行模糊化；/n步骤4：确定模糊集合的隶属函数；/n步骤5：确定模糊控制器的控制规则以及所述控制规则对应的模糊映射关系；/n步骤6：在烟温正常情况下，依据前后两次煤气总管压力变化值与助燃空气总管压力变化值，确定排烟调节阀控制补偿量，前馈控制热炉炉膛压力，当烟温超高时，以排烟温度为控制目标，反馈调整热炉炉膛压力。/n

【技术特征摘要】
1.一种加热炉炉膛压力与排烟温度控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：确定模糊控制的输入量，输入量为炉压控制偏差与排烟温度控制偏差；
步骤2：对模糊控制的输入空间和输出空间进行模糊分割；
步骤3：对炉压控制偏差与排烟温度控制偏差进行模糊化；
步骤4：确定模糊集合的隶属函数；
步骤5：确定模糊控制器的控制规则以及所述控制规则对应的模糊映射关系；
步骤6：在烟温正常情况下，依据前后两次煤气总管压力变化值与助燃空气总管压力变化值，确定排烟调节阀控制补偿量，前馈控制热炉炉膛压力，当烟温超高时，以排烟温度为控制目标，反馈调整热炉炉膛压力。


2.根据权利要求1所述的一种加热炉炉膛压力与排烟温度控制方法，其特征在于，所述步骤1包括如下步骤：
步骤1.1：目标炉压PFt＝20Pa，目标排烟温度TSt＝200℃；
步骤1.2：依据实际炉压PFc与实际排烟温度TSc确定控制偏差DPF与DTS；
DPF＝PFt-PFc；
DTS＝TSt-TSc；
输出量为目标控制权重c，目标控制权重是0-1之间的实数，表示前馈控制目标值修正系数，排烟温度按照修正后的目标排烟温度RTSt＝TSt+(1-c)*DTS进行控制。


3.根据权利要求1所述的一种加热炉炉膛压力与排烟温度控制方法，其特征在于，所述步骤2包括：
模糊控制器的控制规则中的输入和前提的语言变量构成模糊输入空间，结论的语言变量构成模糊输出空间；语言变量的取值为一组模糊语言名称并构成语言名称的集合；模糊语言名称与模糊集合一一对应；对于每个语言变量，其取值的模糊集合具有相同的论域，模糊分割是要确定对于每个语言变量取值的模糊语言名称的个数，模糊分割的个数决定了模糊控制的精细化程度；炉压模糊控制的输入输出空间分割为负大NB、负小NS、零ZR、正小PS和正大PB。


4.根据权利要求1所述的一种加热炉炉膛压力与排烟温度控制方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤：
步骤3.1：计算差值统计分布参数μ、σ；
步骤3.2：根据正态分布的累积密度函数：

计算出5个论域所对应的阈值，及当F(x,μ,σ)分别为[0.2,0.4,0.6,0.8]时，求得x值；
步骤3.3：利用计算出的4个x值进行阈值的再次划分；
步骤3.4：求得变化后的最终论域区间。


5.根据权利要求1所述的一种加热炉炉膛压力与排烟温度控制方法，其特征在于，所述步骤4包括如下步骤：
所述输入变量DPF和DTS的隶属度函数为三角隶属度函数；
所述DPF的NB的三角隶属度函数关系式：
所述DPF的NS的三角隶属度函数关系式：


6.根据权利要求1所述的一种加热炉炉膛压力与排烟温度控制方法，其特征在于，所述步骤5在当DPF＝PB，实际炉压控制偏差为“正大”且DTS＝NS，实际排烟温度控制偏差为“负小”时，模糊规格输出为0.9，控制应该以前馈控制为主要控制目标，以极小量用来反馈调整排烟温度的控制；目标炉压以按照修正后的目标炉压RPFt＝PFt+c*DPF进行控制，排烟温度按照修正后的目标排烟温度RTSt＝TSt+...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宪玉，
申请(专利权)人：上海呈彧智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31