水泥生产中分解炉温度PID控制系统参数自动调整方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水泥生产中分解炉温度PID控制系统参数自动调整方法，包括步骤：对PID控制器进行参数归一化处理；获取水泥生产中分解炉温度的工况信息，当工况信息为正常时，重复本步骤；当工况信息为异常时，将分解炉出口温度实时值V与期望值O偏差的平均值的变化量

【技术实现步骤摘要】
水泥生产中分解炉温度PID控制系统参数自动调整方法
本专利技术涉及只能水泥生产控制领域，尤其涉及一种水泥生产中分解炉温度PID控制系统参数自动调整方法。
技术介绍
水泥工业是我国国民经济的重要产业之一，然而智能化水平低，总体表现大而不强。建设智能化水泥工厂，提高水泥企业的数字化、智能化、绿色化水平，已经成为水泥生产行业的主要发展方向。目前离散PID控制器普遍用于国内水泥企业控制分解炉温度，其参数根据人工经验通过试凑法进行调整，工程师的知识经验水平等存在较大差异且受主观意识的支配，导致PID参数的调整受到影响；同时由于分解炉内的工况复杂多变，PID参数需要及时作出调整，人工调整PID参数具有较大滞后性无法满足生产要求。为了解决上述国际性水泥生产难题，迫切需要一种可以在线进行自整定分解炉温度PID参数的方法，以提高分解炉生产稳定性与水泥熟料的质量。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的至少在于提供一种水泥生产中分解炉温度PID控制系统参数自动调整方法，旨在解决分解炉温度PID参数通常根据人工经验试凑进行调整，受工程师主观意识以及人工调整参数的滞后性影响而导致的分解炉无法稳定运行等严重突出的水泥生产重大难题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术的一个实施方式提供一种水泥生产中分解炉温度PID控制系统参数自动调整方法，包括步骤：对PID控制器进行参数归一化处理，将PID控制器的参数简化为Kp；获取水泥生产中分解炉温度的工况信息，当工况信息为正常时，重复本步骤；当工况信息为异常时，将分解炉出口温度实时值V与期望值O偏差的平均值的变化量标准差的变化量△SN和分解炉出口温度实时值V输入至训练好的LSSVM模型中，得到所述PID控制器的参数Kp的调整值，将所述调整值代入PID控制器，并检测下一时刻的的分解炉出口温度实时值V与期望值O偏差的平均值的变化量下一时刻的标准差的变化量ΔSN+1是否符合设定条件；若不符合设定条件，则重复本步骤直至符合设定条件；若符合设定条件则跳至“获取水泥生产中分解炉温度的工况信息”的步骤。可选地，所述的对PID控制器进行参数归一化处理的步骤，包括：所述的PID控制器的表达式为：其中，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，T为采样周期，Δu为当前时刻回转窑窑尾喷煤量与上一时刻喷煤量的差，e(k)为采样时刻k时的分解炉出口温度的实时值V与期望值O的偏差；根据Ziegler-Nichle条件，令T≈0.1Tk,TI≈0.5Tk,TD≈0.125TK并代入PID控制的表达式，其中，TK为仅存在比例作用时的临界振荡周期；得到归一化参数后的PID控制器表达式为：Δu(k)＝Kp[2.45e(k)-3.5e(k-1)+1.25e(k-2)]。可选地，所述的获取水泥生产中分解炉温度的工况信息的步骤，包括：按照设定的频率或者周期，计算分解炉出口温度的实时值V与期望值O的偏差；选取设定的时间段，计算出当前时间段内偏差的平均值以及标准差SN；若且标准差SN≤B，则为正常工况；否则为异常工况，其中，A与B均为阈值。可选地，所述及SN公式为：式中为第N小时测量到的偏差的平均值，sN为第N小时测量到的标准差。可选地，所述的训练好的LSSVM模型的训练步骤包括：给出一组训练样本集Q＝{(xk,yk)|k＝1,2,…,N}，其中，xk∈Rn为输入，包括分解炉出口温度实时值V与期望值O偏差的平均值的变化量标准差的变化量△SN和分解炉出口温度实时值V；yk∈R为输出，包括归一化后的分解炉温度PID控制器参数Kp的调整值；回归函数关系式为：式中αk＝C·e，C为正规化参数，e为松弛变量，k(xk,x)代表核函数；利用标准公式，对输入数据进行归一化处理，所述标准公式为：式中为标准化后的数据；确定LSSVM模型的核函数及模型参数，得到训练好的LSSVM模型。可选地，所述核函数为线性核函数，所述线性核函数为：可选地，所述的确定模型参数的步骤，包括：利用网格搜索法确定模型参数。可选地，所述的利用网格搜索法确定模型参数的步骤，包括：将所有的训练集Q划分成M个不相交的子集，设Q中含有K个训练样本，则每一个子集中有K/M个训练样本，对应的子集为{Q1,Q2,…,QM}；设置搜索参数Q的范围，搜索步长为L；利用K-折交叉验证法获取最优正则化参数C，得到基于LS-SVM调节PID参数的模型。可选地，并检测下一时刻的的分解炉出口温度实时值V与期望值O偏差的平均值的变化量下一时刻的标准差的变化量ΔSN+1是否符合设定条件的步骤包括：计算出与SN+2，若且ΔSN+1＝SN+2-SN+1<0，则符合设定条件，其余情况为不符合设定条件。可选地，所述的设定频率为1次/分钟或所述周期为1分钟；所述的设定的时间段为1小时。本专利技术实施方式提供的上述技术方案，成功解决了由于工程师的知识经验水平差异以及受主观意识的支配导致PID参数无法调整至最优值以及人工调整PID参数所产生的较大滞后等突出问题；并实现了根据分解炉的复杂工况在线实时调整分解炉PID参数，提高分解炉运行的稳定性。附图说明图1为本专利技术所述的水泥生产分解炉温度PID控制系统参数自整定方法的总体流程图。图2为本专利技术所述的水泥生产分解炉温度PID控制系统参数自整定方法的基于工况识别和LSSVM的PID控制器参数自整定的流程图。图3为本专利技术所述的水泥生产分解炉温度PID控制系统参数自整定方法的LSSVM建模流程图。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清晰、详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术提供的是一种水泥生产分解炉温度PID控制系统参数自整定方法，包括步骤：步骤1：PID控制器参数归一化。步骤2：基于工况识别和LSSVM(最小二乘支持向量机)的PID控制器参数自整定。所述PID控制器参数归一化的过程如下：步骤1.1：PID控制器为离散PID控制器，所述离散PID控制器的表达式为：其中，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，T为采样周期，Δu为当前时刻回转窑窑尾喷煤量与上一时刻喷煤量的差，e(k)为采样时刻k时的分解炉出口温度的实时值V与期望值O的偏差。步骤1.2：根据Ziegler-Ni本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥生产中分解炉温度PID控制系统参数自动调整方法，其特征在于，包括步骤：/n对PID控制器进行参数归一化处理，将PID控制器的参数简化为K

【技术特征摘要】
1.一种水泥生产中分解炉温度PID控制系统参数自动调整方法，其特征在于，包括步骤：
对PID控制器进行参数归一化处理，将PID控制器的参数简化为Kp；
获取水泥生产中分解炉温度的工况信息，当工况信息为正常时，重复本步骤；
当工况信息为异常时，将分解炉出口温度实时值V与期望值O偏差的平均值的变化量标准差的变化量△SN和分解炉出口温度实时值V输入至训练好的LSSVM模型中，得到所述PID控制器的参数Kp的调整值，将所述调整值代入PID控制器，并检测下一时刻的的分解炉出口温度实时值V与期望值O偏差的平均值的变化量下一时刻的标准差的变化量ΔSN+1是否符合设定条件；若不符合设定条件，则重复本步骤直至符合设定条件；
若符合设定条件则跳至“获取水泥生产中分解炉温度的工况信息”的步骤。


2.根据权利要求1所述的水泥生产中分解炉温度PID控制系统参数自动调整方法，其特征在于，所述的对PID控制器进行参数归一化处理的步骤，包括：
所述的PID控制器的表达式为：



其中，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，T为采样周期，Δu为当前时刻回转窑窑尾喷煤量与上一时刻喷煤量的差，e(k)为采样时刻k时的分解炉出口温度的实时值V与期望值O的偏差；
根据Ziegler-Nichle条件，令T≈0.1Tk,TI≈0.5Tk,TD≈0.125TK并代入PID控制的表达式，其中，TK为仅存在比例作用时的临界振荡周期；
得到归一化参数后的PID控制器表达式为：
Δu(k)＝Kp[2.45e(k)-3.5e(k-1)+1.25e(k-2)]。


3.根据权利要求1所述的水泥生产中分解炉温度PID控制系统参数自动调整方法，其特征在于，所述的获取水泥生产中分解炉温度的工况信息的步骤，包括：
按照设定的频率或者周期，计算分解炉出口温度的实时值V与期望值O的偏差；
选取设定的时间段，计算出当前时间段内偏差的平均值以及标准差sN；
若且标准差sN≤B，则为正常工况；否则为异常工况，其中，A与B均为阈值。


4.根据权利要求3所述的水泥生产中分解炉温度PID控制系统参数自动调整方法，其特征在于，所述及sN公式为：






式中为第N小时测量到的偏差的平均值，sN为第N小时测量到的标准差。...

【专利技术属性】
技术研发人员：路士增，马兆慧，王孝红，于宏亮，袁铸钢，孟庆金，景绍洪，张强，蒋萍，刘钊，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37