【技术实现步骤摘要】
一种水泥生产过程分解炉炉温显式控制方法
本专利技术属于自动化
,涉及一种水泥生产过程分解炉炉温显式控制方法。
技术介绍
水泥生产过程是衡量一个国家工业发展水平的一项重要指标,需要研究一种又快速又精准的控制方法来提高水泥生产的效率。由于水泥生产过程的系统工况复杂多变,难以得到精确的数学模型,因此自动化程度较低;许多场合还是以现场操作人员工作经验为主进行手工调节,特别是对于窑外分解炉的温度控制过程。由于人为影响以及实际的环境影响,实际的生产过程可能存在着不同幅度的干扰与约束作用,这些实际过程中不可忽略的因素,采用常规的控制策略难以获得满意的效果,最终会影响到水泥熟料的产量、质量和能耗。基于上述问题,本专利技术提出一种新的分解炉炉温显式控制方法,该方法可以有效处理系统的约束问题并且消除干扰作用,改善了水泥生产过程整体的性能。
技术实现思路
本专利技术针对传统控制方法在处理干扰以及约束的不足,提出了一种水泥生产过程分解炉炉温显式控制方法。本专利技术首先建立水泥生产过程分解炉炉温的状态空间模型,设计系统控制量约束和输出约束;然后,通过一种新型的显式PID型模型预测控制策略对系统实施控制,该策略使用模型预测控制处理系统干扰作用,并且通过将约束矩阵进行值域和核空间的分解来消除约束对于系统的影响,同时引入PID结构增强系统的整体的性能。该方法有效的处理了水泥生产过程分解炉炉温控制中的干扰以及约束问题,并且提升了系统的响应速度,使水泥生产过程分解炉炉温带来了更好的控制效果。本专利技术方法的步骤 ...
【技术保护点】
1.一种水泥生产过程分解炉炉温显式控制方法,其特征在于该方法包括以下步骤:/n步骤1、建立分解炉控制的预测模型,具体是:/n1.1采集炉温控制过程的输入输出数据,利用该数据建立该炉温控制过程的输入输出模型,将带干扰的过程描述为以下形式:/n
【技术特征摘要】
1.一种水泥生产过程分解炉炉温显式控制方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
步骤1、建立分解炉控制的预测模型,具体是:
1.1采集炉温控制过程的输入输出数据,利用该数据建立该炉温控制过程的输入输出模型,将带干扰的过程描述为以下形式:
其中,
其中x(k+1)是k+1时刻状态,x(k)是k时刻状态,y(k)是时刻分解炉炉温,u(k)和u(k-1)分别是k和k-1时刻系统喂煤量,v(k)和v(k-1)分别是k和k-1时刻可以测量的外部干扰,A,B,C,D,E,F是相应维数的系统矩阵,Δ是后向差分算子;
1.2根据系统初始测量数据,得到系统的初始状态,定义如下:
{[xinitial]}={x0}
1.3设计分解炉炉温系统控制量约束和输出约束需要满足的实际生产约束:
ymin(k)≤y1(k)≤ymax(k)
umin(k)≤u(k)≤umax(k)
Δumin(k)≤Δu(k)≤Δumax(k)
其中,ymin(k)和ymax(k)分别为k时刻的炉温的最小和最大约束值,umin(k)和umax(k)分别为k时刻的最小和最大喂煤值,Δumin(k)和Δumax(k)分别是k时刻的喂煤的最小和最大值;
1.4根据步骤1.3,变换其约束形式如下:
-y(k)+ymin(k)≤0;y(k)-ymax(k)≤0
-u(k)+umin(k)≤0;u(k)-umax(k)≤0
-Δu(k)+Δumin(k)≤0;Δu(k)-Δumax(k)≤0
1.5将步骤1.4中的状态变量约束形式转化为不等式形式g(ki)≤0,g(ki)表示状态量不等式转换的统一形式;
1.6对步骤1.1的式子进行如下转化:
y(k+1)=D*AΔx(k)+D*BΔu(k)+D*CΔv(k)+y(k)
1.7对步骤1.6的式子进行多步预测:
y(k+1/k)=D1*AΔx(k)+D1*BΔu(k)+D1*CΔv(k)+y(k)
其中,M表示模型预测控制的控制时域,P表示模型预测控制的优化时域;
1.8从步骤1.5到步骤1.7得到预测模型为:
yPM(k)=yPO(k)+SxΔx(k)+SuΔuM(k)+SvΔv(k)
其中,
yPM(k)=[yM(k+1|k),yM(k+2|k),…,yM(k+P|k)]T
yP0(k)=[y0(k+1|k),y0(k+2|k),…,y0(k+P...
【专利技术属性】
技术研发人员:余哲,张日东,侯平智,欧丹林,朱永治,
申请(专利权)人:杭州电子科技大学,浙江邦业科技股份有限公司,
类型:发明
国别省市:浙江;33
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