一种基于Bang‑Bang控制的水泥联合粉磨预测控制方法技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自动控制
，尤其涉及一种基于Bang-Bang控制的水泥联合粉磨预测控制方法。
技术介绍
在水泥生产中，水泥熟料粉磨系统是至关重要的环节，其控制效果的好坏直接关系到水泥生产的质量和产量。随着粉磨工艺的日益成熟，联合粉磨系统被广泛应用。国内大部分联合粉磨系统的控制大部分均是由操作人员手动操作完成。在手动控制方式下，经常会导致稳流仓塌料、球磨机饱磨空磨、提升机电流过高跳停、矿粉仓仓重过高等问题，导致水泥成品粒度不符合粗细要求，严重影响了水泥粉磨的安全、稳定运行。因此，研究一套针对水泥联合粉磨的控制策略是非常有意义的。联合粉磨系统熟料粉磨过程工艺如图1所示。来自水泥配料站的混合料经过皮带输送机送至辊压机上方的稳流仓中，与选粉机选出的粗颗粒料一起均匀地进入辊压机挤压成料饼，经出辊压机提升机送入选粉机。粗颗粒返回到稳流仓中，细颗粒经过收尘风机的风流带动，进入袋式收尘器，再送入球磨机粉磨。经球磨机粉磨后的细料基本上已经满足细度要求，并根据不同型号的水泥品种要求，按比例掺加超细粉煤灰和矿粉，即可送入成品库。由此看来，水泥联合粉磨系统具有较为明显的大滞后、大惯性、多变量和强耦合等特点。近年来一些学者也对联合粉磨系统的控制做了研究，利用PID控制和模糊控制等算法来调节控制变量，其缺点是控制算法比较单一，具体的模型未知，调节参数比较多，要依据经验反复试凑和整定，往往不容易达到好的效果。
【技术保护点】
一种基于Bang‑Bang控制的水泥联合粉磨预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过结构化查询语言SQL数据库和过程控制协议标准OPC服务器来搭建数据连通平台，使所设计的自动控制软件软件与分布式控制系统DCS进行数据连通，进行采集主要的控制变量数值和被控变量反馈值，并写入对应的被控变量数值；(2)在自由控制建造器CBF组态界面上的手自动切换按钮将控制量切换为手自动，如果选择自动，则执行步骤(3)；如果选择手动，则执行人工设定个控制量的参数值；(3)步骤(1)中所述的联合粉磨过程的自动控制软件将在线采集的数据进行实时滤波处理；(4)步骤(1)中所述的联合粉磨过程的自动控制软件采用Bang‑Bang(继电器式)控制方法将操作人员的操作经验融合在一起，进行出辊压机提升机电流的自动控制、超细粉煤灰提升机电流的自动控制和矿粉仓仓重的自动控制，并得出最佳稳流仓下料阀开度、超细粉煤灰配比和矿粉仓罗茨风机转速的增量数值；将出磨提升机电流滤波信号带入到基于Bang‑Bang控制方法的水泥联合粉磨线性变参数LPV预测控制子模块计算，由Bang‑Bang控制方法的控制子模块输出得到收尘风机转速的增...
【技术特征摘要】
1.一种基于Bang-Bang控制的水泥联合粉磨预测控制方法，其特征在于，
包括以下步骤：
(1)通过结构化查询语言SQL数据库和过程控制协议标准OPC服务器来
搭建数据连通平台，使所设计的自动控制软件软件与分布式控制系统DCS进行
数据连通，进行采集主要的控制变量数值和被控变量反馈值，并写入对应的被
控变量数值；
(2)在自由控制建造器CBF组态界面上的手自动切换按钮将控制量切换
为手自动，如果选择自动，则执行步骤(3)；如果选择手动，则执行人工设定
个控制量的参数值；
(3)步骤(1)中所述的联合粉磨过程的自动控制软件将在线采集的数据
进行实时滤波处理；
(4)步骤(1)中所述的联合粉磨过程的自动控制软件采用Bang-Bang(继
电器式)控制方法将操作人员的操作经验融合在一起，进行出辊压机提升机电
流的自动控制、超细粉煤灰提升机电流的自动控制和矿粉仓仓重的自动控制，
并得出最佳稳流仓下料阀开度、超细粉煤灰配比和矿粉仓罗茨风机转速的增量
数值；将出磨提升机电流滤波信号带入到基于Bang-Bang控制方法的水泥联合
粉磨线性变参数LPV预测控制子模块计算，由Bang-Bang控制方法的控制子模
块输出得到收尘风机转速的增量数值，由基于离散状态观测器出磨提升机电流
LPV预测控制子模块得到喂料量和选粉机转速的增量数值；
(5)通过OPC接口将步骤(4)中所设计的联合粉磨过程的自动控制软件
\t相应控制变量的增量值写入步骤(2)中的CBF控制软件AC800F型号的控制
器来对现场设备的自动控制。
2.如权利要求1所述的基于Bang-Bang控制的水泥联合粉磨预测控制方
法，其特征在于，在步骤(3)和(4)中，所述联合粉磨过程的控制模块具有
目标控制功能，由可图象操作基本VB编程语言实现，计算得到的是控制变量
的增量，通过OPC写入DCS中，在CBF程序块中使用延时功能块使增量在短
时间内只作用一次，防止VB程序与CBF程序时钟不一致导致的增量连续累积
问题。
3.如权利要求2所述的基于Bang-Bang控制的水泥联合粉磨预测控制方
法，其特征在于，在步骤(3)中，所述滤波处理采用均值滤波方法进行数据滤
波处理，即：
x i = 1 n Σ j = n ( i - 1 ) + 1 ni x j , i , j ∈ N - - - ( 1 ) ]]>其中，xi表示某变量值滤波后的第i个数值，xj表示某变量值在j时刻的实
时值，n为均值滤波的周期时间参数，N为自然数集合。
4.如权利要求3所述的基于Bang-Bang控制的水泥联合粉磨预测控制方
法，其特征在于，在步骤(4)中，所述辊压机负荷由出辊压机提升机电流表征；
所述的球磨机的磨机负荷由出磨提升机电流表征。
5.如权利要求4所述的基于Bang-Bang控制的水泥联合粉磨预测控制方
\t法，其特征在于，在步骤(4)中，所述Bang-Bang控制方法用函数定义为：
u BB = - u bb e ( k ) > ϵ 0 | e ( k ) | ≤ ϵ u bb e ( k ) < - ϵ - - - ( 2 ) ]]>其中，uBB为控制子模块的增量输出；ε为偏差阈值；ubb为调整步长；e(k)
为k时刻的被控量偏差值。
6.如权利要求5所述的基于Bang-Bang控制的水泥联合粉磨预测控制方
法，其特征在于，在步骤(4)中，所述基于离散状态观测器的出磨提升机电流
LPV预测控制子模块得到喂料量和选粉机转速的增量数值具体包括以下步骤：
A、利用水泥磨机模型的非线性方程：
其中：q是粉磨的成品流量，z是磨机的负荷，r是磨机粉磨不合格品的回
粉流量，v是选粉机转速，u是喂料量，d是物料硬度，为选粉机效率；
在期望值xd＝[qd,zd,rd]T附近转换成误差的形式：
其中: e = e q e z e r = q - q d z - z d r - r d , ]]> k a = 570 m 170 n ( 570 450 - 1 ) , ]]>m＝0.8,n＝4，Kφ1＝-0.1116(t·h)-1，
\tKφ2＝16.5(h)-1，q是粉磨的成品流量，z是磨机的负荷，r是磨机粉磨不合格品
的回粉流量，v是选粉机转速，u是喂料量，d是物料硬度；
并在原点附近进行线性离散化，形如：
e(k+1)＝f(e(k),u(k))＝A(α(k))e(k)+B(α(k))u(k) (5)
其中： A ( α ( k ) ) = Σ j = 1 m u j ( α ( k ) ) A j , ]]> B ( α ( k ) ) = Σ j = 1 m u j ( α ( k ) ) B j , ]]> Σ j = 1 m u j ( α ( k ) ) = 1 , ]]>e(k)和e(k+1)
为离散状态的偏差，u(k)为状态空间...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁铸钢，张强，王孝红，张先垒，代桃桃，申涛，孟庆金，景绍洪，于宏亮，王新江，邢宝玲，高红卫，崔行良，白代雪，刘化果，任春里，
申请(专利权)人：济南大学，山东恒拓科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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