一种基于模糊控制思想的热风炉自动燃烧控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于模糊控制思想的热风炉自动燃烧控制方法，属于热风炉燃烧控制技术领域。本发明专利技术的技术方案是：顶温控制阶段：使用模糊控制算法，控制器的输入为顶温误差E和顶温误差的变化量EC；烟温控制阶段：使用模糊控制算法，控制器的输入为烟气的温升速率偏差

【技术实现步骤摘要】
一种基于模糊控制思想的热风炉自动燃烧控制方法
本专利技术涉及一种基于模糊控制思想的热风炉自动燃烧控制方法，特别是一种基于瞎子爬山式模糊控制思想的热风炉自动燃烧控制系统设计与开发方法，属于热风炉燃烧控制

技术介绍
国际上通用的热风炉全自动化系统是以完善的基础自动化加上数学模型或智能控制组成的，但基础自动化所设置的仪表和控制回路较多，特别是要在3、4个热风炉中设置，故投资相当大。此外，目前由于耐火材料的进步，耐温增高，热风炉拱顶不会烧坏，故拱顶没有限温必要，所以这种基础自动化系统大都不好用，许多工厂大型高炉大都使用较简单的系统，即只有煤气总管压力控制和煤气及空气调节阀位或流量自动控制，然后人工控制阀位或流量的设定值或开度。至于设定的数学模型，除了相当复杂外，更需设置自动分析加热煤气各种成分的分析器，这种仪器除了昂贵以外，还需良好的维护，很多工厂难以实现。要使数学模型有效，还要求良好的完善基础自动化。因此数学模型虽然有效但在国内除宝钢以外，很少有工厂设置并得到应用的。人工控制不但需要专人操作，且难以在热风炉整个燃烧时期各个阶段及时设定煤气和助燃空气流量，也难以在预热煤气和空气温度变化时、高炉所需鼓风温度和流量变化时、助燃空气压力变化时、热风炉蓄热量尚有富裕时，一一及时修正热风炉加热的煤气和空气量，因而达不到节能和优化热风炉操作的目的。故要面对我国的操作和自动化以及维护水平的实况，而需要开发适合于我国的实际情况的、且需低成本和便于推广的热风炉全自动化专家系统。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种基于模糊控制思想的热风炉自动燃烧控制方法，通过实现顶温和烟温的自动运行保障稳定经济燃烧，节约燃料，降低工人劳动强度；通过运行积累数据进行统计优化，对空燃比进行离线校正；设计系统时不需要建立被控对象的数学模型，只要求掌握现场操作人员或者有关专家的经验、知识或者操作者在操作过程中的操作数据及被控对象的运行数据等；被控对象参数的变化具有较强的鲁棒性，适用于对难以建立被控对象的数学模型的复杂系统进行控制，如非线性、时变和滞后系统；语言型控制，定性认识工业过程，较容易建立语言变量控制规则，易于形成知识库；控制效果好，且所需设备简单，经济效益显著具有很好的应用价值，有效地解决了
技术介绍
中存在的上述问题。本专利技术的技术方案是：一种基于模糊控制思想的热风炉自动燃烧控制方法，包含以下步骤：将燃烧期间共划分五个阶段，分别是点火阶段、快升阶段、顶温控制阶段、烟温速度控制阶段和闷炉阶段，在不同阶段采用不同的策略和空燃比进行燃烧；点火阶段采用适量的煤气量和空气量，用来稳定燃烧状态；快升阶段采用较大的煤气量和空气量，达到快速升顶温的目的；顶温控制阶段是在顶温升至目标值附近时，采用模糊控制器稳定顶温；烟温速度控制阶段是在燃烧后期以烟温升温速度为反馈值进行速度控制，保证刚好在规定燃烧周期到时的时刻达到目标烟温；如果某种原因造成延期供风，闷炉阶段以最小流量维持闷炉模式；顶温控制阶段：在工艺允许的时间内，控制顶温稳定于目标顶温，且使用的煤气较少；使用模糊控制算法，控制器的输入为顶温误差E和顶温误差的变化量EC，输出控制量为ΔU(k)，ΔU(k)×ku＝Δu(k)，而Δu(k)+u(k-1)＝u(k)，即空气流量给定，再通过空燃比计算出煤气流量设定值；烟温控制阶段：控制烟温稳定上升，当该炉燃烧周期结束时，实际烟温正好上升到目标烟温，不需要进入闷炉阶段；使用模糊控制算法，控制器的输入为烟气的温升速率偏差E及烟气温升速率变化量EC，输出控制量为ΔU(k)，ΔU(k)×ku＝Δu(k),而Δu(k)+u(k-1)＝u(k)，即空气流量给定，再通过空燃比计算出煤气流量设定值。所述顶温控制阶段中，顶温误差Edome(i)＝Tdome.now(i)-Tdome.set顶温误差的变化量ECtail(i)＝Edome(i)-Etail.last(i-1)其中：tscan为侦察时间，tscan＝tnow-tlast，tnow＝tnow+tscan；Tdome.now(i)为拱顶温度的当前值，Tdome.now(i-1)为拱顶温度的上一时刻值；Vtail.now(i)为废气温度上升速率的当前值，Vtail.last(i-1)为废气温度上升速率的上一时刻值；tscan＝10s，ttotal＝60*60s＝3600s；Tdome.set＝1300℃&&Ttail.set＝380℃；定义燃烧阶段燃烧时间tnow、滑动时间tscan和燃烧总时间tscan；定义燃烧阶段四个阶段State，分别为点火阶段State＝1、快速升温阶段State＝2、顶温恒定阶段并空燃比寻优State＝3和烟温增长阶段并空燃比寻优State＝4；当燃烧阶段处于点火阶段State＝1&&tnow>0时，进入快速升温阶段State＝2；当燃烧阶段处于快速升温阶段State＝2&&Tdome.now>1280℃时，进入顶温恒定阶段并空燃比寻优State＝3；当燃烧阶段处于顶温恒定阶段并空燃比寻优State＝3&&Tdome.now<1320℃时，进入烟温增长阶段并空燃比寻优State＝4；拱顶温度Tdome.now＝1300±30℃&&Ttail.now＝380±20℃，燃烧阶段结束，进入送风状态。所述烟温控制阶段，期望的升温速率＝(设定值-当前值)/(总时间-当前时间)，实际的升温速率＝(当前值-前一刻的值)/(当前值到前一刻的值的时间)，烟气的温升速率偏差，Etail(i)＝Vtail.now(i)-Vtail.expect(i-1)；烟气温升速率变化量，ECtail(i)＝Etail(i)-Etail.last(i-1)。本专利技术的有益效果是：通过实现顶温和烟温的自动运行保障稳定经济燃烧，节约燃料，降低工人劳动强度；通过运行积累数据进行统计优化，对空燃比进行离线校正；设计系统时不需要建立被控对象的数学模型，只要求掌握现场操作人员或者有关专家的经验、知识或者操作者在操作过程中的操作数据及被控对象的运行数据等；被控对象参数的变化具有较强的鲁棒性，适用于对难以建立被控对象的数学模型的复杂系统进行控制，如非线性、时变和滞后系统；语言型控制，定性认识工业过程，较容易建立语言变量控制规则，易于形成知识库；控制效果好，且所需设备简单，经济效益显著具有很好的应用价值。附图说明图1是本专利技术的热风炉燃烧控制原理图；图2是本专利技术的热风炉布置图；图3是本专利技术的模糊控制流程图；图4是本专利技术的模糊控制结构图；图5是本专利技术的热风炉优化控制程序流程图。具体实施方式为了使专利技术实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本专利技术实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本专利技术一小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模糊控制思想的热风炉自动燃烧控制方法，其特征在于包含以下步骤：将燃烧期间共划分五个阶段，分别是点火阶段、快升阶段、顶温控制阶段、烟温速度控制阶段和闷炉阶段，在不同阶段采用不同的策略和空燃比进行燃烧；/n点火阶段采用适量的煤气量和空气量，用来稳定燃烧状态；快升阶段采用较大的煤气量和空气量，达到快速升顶温的目的；顶温控制阶段是在顶温升至目标值附近时，采用模糊控制器稳定顶温；烟温速度控制阶段是在燃烧后期以烟温升温速度为反馈值进行速度控制，保证刚好在规定燃烧周期到时的时刻达到目标烟温；如果某种原因造成延期供风，闷炉阶段以最小流量维持闷炉模式；/n顶温控制阶段：在工艺允许的时间内，控制顶温稳定于目标顶温，且使用的煤气较少；使用模糊控制算法，控制器的输入为顶温误差E和顶温误差的变化量EC，输出控制量为ΔU(k)，ΔU(k)×k

【技术特征摘要】
1.一种基于模糊控制思想的热风炉自动燃烧控制方法，其特征在于包含以下步骤：将燃烧期间共划分五个阶段，分别是点火阶段、快升阶段、顶温控制阶段、烟温速度控制阶段和闷炉阶段，在不同阶段采用不同的策略和空燃比进行燃烧；
点火阶段采用适量的煤气量和空气量，用来稳定燃烧状态；快升阶段采用较大的煤气量和空气量，达到快速升顶温的目的；顶温控制阶段是在顶温升至目标值附近时，采用模糊控制器稳定顶温；烟温速度控制阶段是在燃烧后期以烟温升温速度为反馈值进行速度控制，保证刚好在规定燃烧周期到时的时刻达到目标烟温；如果某种原因造成延期供风，闷炉阶段以最小流量维持闷炉模式；
顶温控制阶段：在工艺允许的时间内，控制顶温稳定于目标顶温，且使用的煤气较少；使用模糊控制算法，控制器的输入为顶温误差E和顶温误差的变化量EC，输出控制量为ΔU(k)，ΔU(k)×ku＝Δu(k)，而Δu(k)+u(k-1)＝u(k)，即空气流量给定，再通过空燃比计算出煤气流量设定值；
烟温控制阶段：控制烟温稳定上升，当该炉燃烧周期结束时，实际烟温正好上升到目标烟温，不需要进入闷炉阶段；使用模糊控制算法，控制器的输入为烟气的温升速率偏差E及烟气温升速率变化量EC，输出控制量为ΔU(k)，ΔU(k)×ku＝Δu(k),而Δu(k)+u(k-1)＝u(k)，即空气流量给定，再通过空燃比计算出煤气流量设定值。


2.根据权利要求1所述的一种基于模糊控制思想的热风炉自动燃烧控制方法，其特征在于：所述顶温控制阶段中，
顶温误差Edome(i)＝Tdome.now(i)-Tdome.set
顶温误差的变化量ECtail(i)＝Edome(i)-Etail.last(i-1)
其中：tscan为侦察时间，tscan＝tnow-tlast，tnow＝tnow+tscan；Tdome.now(i)为拱顶温度的当前值，Tdome...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨铮，潘鹏，李永华，宋林昊，
申请(专利权)人：邯郸钢铁集团有限责任公司，邯郸市邯钢集团信达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13