一种水泥生产工艺中篦冷机的人工智能控制方法技术

本发明专利技术公开一种水泥生产工艺中篦冷机的人工智能控制方法，按如下步骤进行：S1、检测风机出口压力变化量E，压力变化速率EC；S2、采用隶属度函数采用三角形将变量模糊化为模糊量；S3、采用模糊矩阵的方式定义知识库，知识库定义了压力变化量E对应的模糊量、其变化速率EC对应的模糊量和模糊控制讯号U1的变化量对应的模糊量的相互对应关系；S4、采用查表的方式在模糊矩阵中选择相应的模糊控制讯号U1的变化量对应的模糊量；S5、将得到的模糊控制讯号U1的变化量对应的模糊量进行反模糊化得到实际的篦床速度U的变化量。本发明专利技术保证料层厚度的稳定性，从而保证篦冷机的高效、稳定的运转，稳定窑内的热工平衡，有利于热量回收和能耗降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种人工智能控制方法，更具体的涉及中水泥生产工艺中篦冷机的人工智能控制方法。
技术介绍
水泥行业属于基础工业，产量大能耗高。中国的水泥行业目前处于严重过剩的状况，所以节能、降本成了行业的首要关注的重点。相对于其他行业，水泥行业的自动化装备程度较高，但是在自动控制上，由于水泥工艺大滞后、多因素的特点，造成自动控制的使用层次较低，在重要的回路，基本以手工控制为主。按照行业内的普遍观点，平稳的烧成状况，对于提高产量、稳定质量、降低能耗有关键的作用。在烧成系统中，篦冷机的主要作用是冷却孰料并提供尽可能多的热量回收。在篦冷机运转过程中，为了保证篦冷机的高效、稳定的运转，最重要的是料层厚度的控制，按照工艺的要求，平稳的料层厚度，有助于稳定窑内的热工平衡，平稳的料层厚度，也有利于热量回收和能耗降低。目前，篦冷机的自动控制仅仅局限于时序控制，比如密封阀的定时控制等。这些控制属于设备正常运转的部分，并非烧成工艺的关键，而关键部分，篦冷机的料层厚度控制，并没有实现自动控制，主要靠操作工手工控制，在正常情况下，操作工大约5～10分钟进行一次操作，主要通过篦速的控制，进行调整，这就导致调整不及时，容易出错，从而影响篦冷机的料层厚度均衡，导致窑内的热工不平衡，不利于热量回收和能耗降低。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种保证篦冷机的料层厚度均衡、调整及时不出错的水泥生产工艺中篦冷机的人工智能控制方法。技术方案：本专利技术所述一种水泥生产工艺中篦冷机的人工智能控制方法，按如下步骤进行：S1、实时检测风机出口压力变化量E和风机出口压力变化速率EC；S2、将检测到的风机出口压力变化量E和压力的变化速率EC模糊化转化为模糊量，转化的隶属度函数采用三角形，压力变化量E模糊量形成的模糊子集合定义为5级，分别为NBe、NSe、ZOe、PSe、PBe，变化速率EC模糊量形成的模糊子集合定位为5级，分别为NBc、NSc、ZOc、PSc、PBc；S3、采用模糊矩阵的方式定义知识库，知识库定义了检测到的风机出口压力变化量E对应的模糊量、其变化速率EC对应的模糊量和模糊控制讯号U1的变化量对应的模糊量的相互对应关系，其中，模糊控制讯号U1的变化量的模糊量形成的模糊子集合定义为5级，分别为：NBu、NSu、ZOu、PSu、PBu；S4、根据实际检测到的风机出口压力变化量E对应的模糊量和其变化速率EC对应的模糊量，采用查表的方式在模糊矩阵中选择相应的模糊控制讯号U1的变化量对应的模糊量；S5、将得到的模糊控制讯号U1的变化量对应的模糊量进行反模糊化得到实际的篦床速度U的变化量，输出给篦冷机的动作控制器。本专利技术技术方案的进一步限定为，步骤S1中，检测风机出口压力的方式为：在风机出口设置压力传感器进行检测。进一步地，步骤S3中子集定位为5级对应的隶属度函数分别为：PB:PS:ZO:NS:NB:其中，上述函数中，x即为。进一步地，步骤S3中知识库的矩阵如下表所示：有益效果：本专利技术提供的一种水泥生产工艺中篦冷机的人工智能控制方法，通过人工智能的方法，根据风机的压力变化，实时调整篦冷机的篦速，通过控制篦冷机的篦速实现对篦冷机的料层厚度的调整与控制，保证料层厚度的稳定性，从而保证篦冷机的高效、稳定的运转，稳定窑内的热工平衡，有利于热量回收和能耗降低。附图说明图1为本专利技术提供的一种水泥生产工艺中篦冷机的人工智能控制方法的模型图；图2为本专利技术提供的一种水泥生产工艺中篦冷机的人工智能控制方法中模糊化子集转化中隶属度函数图；图3为某企业日产2500吨孰料的水泥生产线采用人工控制时风机风口的压力变化曲线；图4为某企业日产2500吨孰料的水泥生产线采用本专利技术控制方法时风机风口的压力变化曲线和篦床篦速曲线。具体实施方式下面通过附图对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。实施例1：本实施例提供一种水泥生产工艺中篦冷机的人工智能控制方法，一般来说，常规的控制算法都采用PID算法，即比例、微分、积分的办法。但是，经典的PID算法对于水泥工艺大滞后、多因素的特点，显得无能为力，在篦冷机控制上也是同样的特点。因此，本实施例中采用了人工智能的算法来实现控制。人工智能可用的算法很多，选择一个有效的算法很重要。篦冷机的料层厚度取决于回转窑的生产情况，但是，由于窑内的状况缺乏有效的传感器，无法预知来料的情况。篦冷机的种类很多，每条生产线的情况都不同，因此建立一个有效的模型，变得相当复杂。因此，我们选择了模糊控制对篦冷机进行控制。模糊控制器包括四部分：(1)模糊化。主要作用是选定模糊控制器的输入量，并将其转换为系统可识别的模糊量，具体包含以下三步：第一，对输入量进行满足模糊控制需求的处理；第二，对输入量进行尺度变换；第三，确定各输入量的模糊语言取值和相应的隶属度函数。(2)规则库。根据人类专家的经验建立模糊规则库。模糊规则库包含众多控制规则，是从实际控制经验过渡到模糊控制器的关键步骤。(3)模糊推理。主要实现基于知识的推理决策。(4)解模糊。主要作用是将推理得到的控制量转化为控制输出。本实施例采用的模糊控制的模型图如图1所示，控制方法按如下步骤进行：S1、定义变量，在风机出口设置压力传感器进行检测，实时检测风机出口压力变化量E和风机出口压力变化速率EC。风机安装在篦冷机的下方，当篦冷机的篦速增加的时候风机压力会变小，篦速减小的时候风机压力会变大，因此，本实施例实时监测风机出口的压力，做为调整篦冷机篦速调整的参照。S2、模糊化，将检测到的风机出口压力变化量E和压力的变化速率EC模糊化转化为模糊量，转化的隶属度函数采用三角形，压力变化量E模糊量形成的模糊子集合定义为5级，分别为NBe、NSe、ZOe、PSe、PBe，变化速率EC模糊量形成的模糊子集合定位为5级，分别为NBc、NSc、ZOc、PSc、PBc。隶属函数图如图2所示，具体函数分别为：PB:PS:ZO:NS:NB:其中，上述函数中，x即为压力变化量E和压力变化速率EC的量化后的量化等级，F(x)为隶属度。本实施例中，压力变化量E对应的模糊子集合的定义方式为：-500～-300为NBe，-300～-100为NSe，-100～100为ZOe，100～300为PSe，300～500为PBe。压力变化速率EC对应的模糊子集合的定义方式为：-15～-9为NBc，-9～-3为NSc，-3～3为ZOc，3～9为PSc，9～15为PBc。此定义方式是人工长期总结出来的，凭经验设定，根据不同的场合可以做相应的调整，下面的模糊控制讯号U1的变化量对应的模糊子集合的定义方式也是如此。S3、知识库，包括数据库(database)与规则库(rulebase)两部分，其中数据库提供处理模糊数据的相关定义；而规则库则藉由一群语言控制规则描述控制目标和策略。本实施例，采用模糊矩阵的方式定义知识库，知识库定义了检测到的风机出口压力变化量E对应的模糊量、其变化速率EC对应的模糊量和模糊控制讯号U1的变化量对应的模糊量的相互对应关系，其中，模糊控制讯号U1的变化量的模糊量形成的模糊子集合定义为5级，分别为：NBu、NSu、ZOu、PSu、PBu。知识库的矩阵如下表所示：本实施例中，模糊控制讯号U1的变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥生产工艺中篦冷机的人工智能控制方法，其特征在于，按如下步骤进行：S1、实时检测风机出口压力变化量E和风机出口压力变化速率EC；S2、将检测到的风机出口压力变化量E和压力的变化速率EC模糊化转化为模糊量，转化的隶属度函数采用三角形，压力变化量E模糊量形成的模糊子集合定义为5级，分别为NBe、NSe、ZOe、PSe、PBe，变化速率EC模糊量形成的模糊子集合定位为5级，分别为NBc、NSc、ZOc、PSc、PBc；S3、采用模糊矩阵的方式定义知识库，知识库定义了检测到的风机出口压力变化量E对应的模糊量、其变化速率EC对应的模糊量和模糊控制讯号U1的变化量对应的模糊量的相互对应关系，其中，模糊控制讯号U1的变化量的模糊量形成的模糊子集合定义为5级，分别为：NBu、NSu、ZOu、PSu、PBu；S4、根据实际检测到的风机出口压力变化量E对应的模糊量和其变化速率EC对应的模糊量，采用查表的方式在模糊矩阵中选择相应的模糊控制讯号U1的变化量对应的模糊量；S5、将得到的模糊控制讯号U1的变化量对应的模糊量进行反模糊化得到实际的篦床速度U的变化量，输出给篦冷机的动作控制器。

【技术特征摘要】
1.一种水泥生产工艺中篦冷机的人工智能控制方法，其特征在于，按如下步骤进行：S1、实时检测风机出口压力变化量E和风机出口压力变化速率EC；S2、将检测到的风机出口压力变化量E和压力的变化速率EC模糊化转化为模糊量，转化的隶属度函数采用三角形，压力变化量E模糊量形成的模糊子集合定义为5级，分别为NBe、NSe、ZOe、PSe、PBe，变化速率EC模糊量形成的模糊子集合定位为5级，分别为NBc、NSc、ZOc、PSc、PBc；S3、采用模糊矩阵的方式定义知识库，知识库定义了检测到的风机出口压力变化量E对应的模糊量、其变化速率EC对应的模糊量和模糊控制讯号U1的变化量对应的模糊量的相互对应关系，其中，模糊控制讯号U1的变化量的模糊量形成的模糊子集合定义为5级，分别为：NBu、NSu、ZOu、PSu、PBu；S4、根据实际检测到的风机出口压力变化量E对应的模糊量和其变化速率EC对应的模糊量，采用查表的方式在模糊矩阵中选择相应的模糊控制讯号U1的变化量对应的模糊量；S5、将得到的模糊控制讯号U1的变化量对应的模糊量进行反模糊化得到实际的篦床速度U的变化量，输出给篦冷机的动作控制器。2.根据权利要求1所述的一种水泥生产工艺中篦冷机的人工智能控制方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏友原，
申请(专利权)人：南京翰杰软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32