基于滚动时域估计的辊式立磨自适应预测控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于滚动时域估计的辊式立磨自适应预测控制系统，包括OPC SERVER模块、OPC模块、MPC算法模块、HTTP模块、数据库模块及WEB模块；OPC模块负责对OPC SERVER中DCS数据的读写，并对这些DCS数据进行滤波处理后输出到MPC算法模块，OPC模块还接收算法模块输出的数据，并写入到OPC SERVER模块，完成控制量的下发操作；MPC算法模块获取到数据后对数据进行处理，处理后对输入量和输出量进行拼接和发送；HTTP模块接收到MPC算法模块的数据后，将数据发送给HTTP SERVER模块，HTTP SERVER模块调用数据库接口，将数据存储到时序数据库；WEB模块时时获取时序数据库的数值，并进行展示。本发明专利技术的优点在于：在保持生产线整体稳定的同时，使台时产量和产品品质得到显著提高；单位能耗明显降低。

【技术实现步骤摘要】
基于滚动时域估计的辊式立磨自适应预测控制系统
本专利技术涉及辊式立磨的控制方法，特别是辊式立磨自适应预测控制系统。
技术介绍
辊式立磨是由一套碾磨装置(即磨辊和磨盘)，物料在磨辊和磨盘之间被碾磨成粉状。碾磨装置的运动由磨盘回转并相应带动磨辊传动，碾磨压力除了磨辊自重外，主要靠液压装置对磨盘物料加压。碾磨后的物料经配套的选粉机分选，粗粉回到磨盘再次粉磨，合格的成品经收尘和输送系统送入成品储库。辊磨立磨集细碎、烘干、粉磨、选粉、输送于一体，具有粉磨效率高、烘干能力大、产品细度易于调节、噪音小、电耗低工艺流程简单、磨耗小、运行费用省等优点，被广泛应用于大型化的建材、冶金等工业生产线的粉磨领域。如201410056083.6号专利申请公开的一种应用于研磨石油焦的中速立磨，包括研磨装置，所述研磨装置包括磨辊组件和磨盘组件，所述磨辊组件包括磨辊和磨辊辊套，所述磨盘组件设有衬板，其中：所述磨辊辊套的宽度在原有基础上增加至少10mm，所述衬板的厚度至少增加20mm，所述磨辊的包角至少减小为38.45°。该专利技术在常规型ZGM中速磨煤机的基础上，优化研本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于滚动时域估计的辊式立磨自适应预测控制系统，其特征在于：包括OPC SERVER模块、OPC模块、MPC算法模块、HTTP模块、数据库模块以及WEB模块；/nOPC模块负责对OPC SERVER数据的读写，读取OPC SERVER上的DCS数据，并对这些DCS数据进行滤波处理后输出到MPC算法模块，同时OPC模块还接收算法模块输出的数据，并将数据写入到OPC SERVER模块，完成控制量的下发操作；/nMPC算法模块获取到数据后，首先判断当前处于什么模式，如果是手动模式，则MPC算法模块不会对数据进行分析处理，算法模块将磨操人员输入的数据以及辊式立磨的关键技术参数进行拼接并发送；如果是自...

【技术特征摘要】
1.基于滚动时域估计的辊式立磨自适应预测控制系统，其特征在于：包括OPCSERVER模块、OPC模块、MPC算法模块、HTTP模块、数据库模块以及WEB模块；
OPC模块负责对OPCSERVER数据的读写，读取OPCSERVER上的DCS数据，并对这些DCS数据进行滤波处理后输出到MPC算法模块，同时OPC模块还接收算法模块输出的数据，并将数据写入到OPCSERVER模块，完成控制量的下发操作；
MPC算法模块获取到数据后，首先判断当前处于什么模式，如果是手动模式，则MPC算法模块不会对数据进行分析处理，算法模块将磨操人员输入的数据以及辊式立磨的关键技术参数进行拼接并发送；如果是自动模式，MPC算法模块首先判断提升机电流是否越限，如果提升机电流越限则进入提升机电流控制算法进行处理，同时判断压差是否越限，如果压差越限则进入压差控制算法进行处理；如果提升机电流和压差的值都正常，则进入磨主机电流控制算法和喷水流量控制算法，MPC算法模块使用基于滚动时域估计的方法实现自适应预测控制，滚动时域估计使用动态优化和向后时间测量视界来优化调整参数和状态，利用非线性规划求解器对动态优化问题进行数值收敛，在每个控制区间，自适应MPC控制器更新对象模型参数，一旦更新，模型参数在预测范围内保持不变，算法处理后对输入量和输出量进行拼接和发送；
HTTP模块接收到MPC算法模块的数据后，将数据发送给HTTPSERVER模块，HTTPSERVER模块调用数据库接口，将数据存储到时序数据库；
WEB模块会时获取时序数据库的数值，并进行展示。


2.如权利要求1所述的基于滚动时域估计的辊式立磨自适应预测控制系统，其特征在于：所述DCS数据包括：磨主机电流反馈，磨主机电流目标值，提升机电流反馈，提升机电流阈值，手自动标志，喂料量给定，喷水流量自动设定量，喷水控制阀反馈，喷水阀自动给定，喷水流量反馈，水料比值，提升机电流死区，提升机电流反馈值，原料磨喂料量自动给定值，提升机电流上限，喂料量反馈，压差当前所处区间，压差死区，压差不同区间限值，选粉机转速自动给定值，选粉机基准值，磨机压差值；
写入OPCSERVER模块的数据包括：心跳数据，喂料量给定值。


3.如权利要求1所述的基于滚动时域估计的辊式立磨自适应预测控制系统，其特征在于：OPC模块封装了一个OPCCLIENT客户端、一个SUBSCRIB功能块和一个PUBLISH功能块，OPCCLIENT客户端中能够配置任意数量的读写数据，OPCCLIENT客户端定时从OPCSERVER端读取DCS数据并发送给算法模块进行处理，在OPCCLIENT客户端配置的数据中，只要数据发生变化就会触发OPC模块的读写操作，OPCCLIENT客户端读取到数据后，通过PUBLISH功能块发送到下一个模块进行处理，SUBSCRIB功能块接收算法模块输出的数据，并将数据写入到OPCSERVER模块，从而完成控制量的下发操作。


4.如权利要求1所述的基于滚动时域估计的辊式立磨自适应预测控制系统，其特征在于：模型预测控制算法包括下述步骤：
步骤1：开始；
步骤2：等待周期性事件触发；
步骤3：滚动时域估计优化模型参数；
步骤4：更新MPC控制器模型参数；
步骤5：MPC控制求最优解；
步骤6：将最优解交给执行器，判断循环次数是否达到预定次数，未达到则范汇步骤2，否则进入步骤7；
步骤7：结束。


5.如权利要求1所述的基于滚动时域估计的辊式立磨自适应预测控制系统，其特征在于：MPC算法模块的模型预测算法目标函数为L1范数，被控量的设定值指定上限SPHI和下限SPLO，上下限中间范围称为死区，其公式如下所示：
minθ＝whiehi+wloelo+wyy+wuu+wΔuΔu
式中θ为目标函数，whi为越上限惩罚权重，ehi为越上限的误差值，wlo为越下限惩罚权重，elo为越下限的误差值，wy为被控量控制权重，y为被控量模型预测值，wu为控制量的控制权重，u为控制量，wΔu为控制量变化惩罚权重，Δu为控制量的变化；...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐大超，郭永生，赵鑫，谭森，姚培育，于振中，李文兴，
申请(专利权)人：哈工大机器人合肥国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34