钢包底吹氩系统流量控制方法及计算机可读存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种钢包底吹氩系统流量控制方法及计算机可读存储介质，其中所述方法包括：获取通入所述钢包底吹氩系统的初始氩气流量；利用预设的钢包底吹氩模型控制算法，对所述初始氩气流量进行氩气重调整运算，得到所述钢包底吹氩系统的氩气控制输出量；根据所述氩气控制输出量，对通入所述钢包底吹氩系统的氩气流量进行控制调整。采用本申请，能解决现有技术中存在的吹氩流量控制性能较差、控制精度较低等问题。较低等问题。较低等问题。

【技术实现步骤摘要】
钢包底吹氩系统流量控制方法及计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及钢铁冶金自动化控制
，尤其涉及一种钢包底吹氩系统流量控制方法及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]钢包底吹氩通过调节底吹氩气流量可以很好地均匀钢水成分和温度，减少钢中夹杂物。但吹氩流量过大会吹穿渣面而发生喷溅，致使钢水裸露氧化，夹杂物增加；吹氩流量过小，又不能快速搅拌，影响脱气、去除夹杂物的能力。因此，对氩气流量的控制效果将直接影响钢水的纯净度、质量及生产成本。
[0003]目前，大多数钢厂钢包底吹氩流量控制方案采用手动控制，易受操作工熟练程度、外界环境(例如压力、温度等)及其钢包的透气砖堵塞、管道漏气等因素的影响，常出现吹氩失控现象，致使钢中杂质较多、质量下降及冶炼时间延长等。
[0004]此外，一些工程技术人员也开发出了一些钢包在线底吹氩自动控制方案及工艺设备，当其应用于钢水底吹氩生产现场时其钢水质量得到显著的改善，但仍存在如下问题：
[0005]1、由于钢包透气砖及供应管道情况的同一性较差，导致氩气控制对象存在很大地差异，进而影响氩气的控制性能。
[0006]2、钢包底吹氩被控对象(氩气)存在参数不确定性，采用模糊、比例
‑
积分
‑
微分(PID)控制器等常规控制方法已很难满足吹氩搅拌的控制需求，导致吹氩调控精度较为困难，即调控精度较低。
[0007]3、钢包底吹氩采用较长的供气管道和透气砖狭缝出口，是一个典型的大时滞系统，影响吹氩控制系统的控制性能(或动静态性能)。

技术实现思路

[0008]本申请实施例通过提供一种钢包底吹氩系统流量控制方法及计算机可读存储介质，解决了现有技术中存在的吹氩流量控制性能较差、控制精度较低等问题，能实现钢包底吹氩流量的精准控制，有利于提升钢包底吹氩系统的控制性能及鲁棒性能。
[0009]一方面，本申请通过本申请的一实施例提供一种钢包底吹氩系统流量控制方法，所述方法包括：
[0010]获取通入所述钢包底吹氩系统的初始氩气流量；
[0011]利用预设的钢包底吹氩模型控制算法，对所述初始氩气流量进行氩气重调整运算，得到所述钢包底吹氩系统的氩气控制输出量；其中，所述钢包底吹氩模型控制算法包括预先构建的滞后补偿控制器及流量控制器，所述滞后补偿控制器用于对所述钢包底吹氩系统的初始氩气流量产生的纯滞后进行补偿控制，所述流量控制器用于所述钢包底吹氩系统的氩气流量进行偏差调整，以获得所述氩气控制输出量；
[0012]根据所述氩气控制输出量，对通入所述钢包底吹氩系统的氩气流量进行控制调整。
[0013]可选的，所述钢包底吹氩模型控制算法包括预先构建的闭环参考模型、闭环吹氩模型及所述流量控制器，所述闭环参考模型及所述闭环吹氩模型均配置有所述滞后补偿控制器，所述利用预设的钢包底吹氩模型控制算法，对所述初始氩气流量进行氩气重调整运算，得到所述钢包底吹氩系统的氩气控制输出量包括：
[0014]将所述初始氩气流量输入所述闭环参考模型中进行氩气流量预测，计算得到预测氩气流量；
[0015]利用所述闭环吹氩模型进行真实氩气流量修正，得到真实氩气流量；
[0016]利用所述流量控制器对所述预测氩气流量和所述真实氩气流量进行流量偏差调整，计算得到所述钢包底吹氩系统的氩气控制输出量。
[0017]可选的，所述利用所述流量控制器对所述预测氩气流量和所述真实氩气流量进行流量偏差调整，计算得到所述钢包底吹氩系统的氩气控制输出量包括：
[0018]将所述初始氩气流量作用于所述闭环参考模型，产生获得输出流量偏差；其中，所述输出流量偏差与所述预测氩气流量及所述真实氩气流量有关；
[0019]利用所述流量控制器根据所述输出流量偏差，调整并计算所述钢包底吹氩系统的氩气控制输出量。
[0020]可选的，所述利用预设的钢包底吹氩模型控制算法，对所述初始氩气流量进行氩气重调整运算之前，所述方法还包括：
[0021]构建所述钢包底吹氩系统对应的数学模型，并获取所述数学模型对应的第一传递函数；
[0022]构建包括滞后补偿控制器在内的闭环参考模型及闭环吹氩模型；其中，所述闭环参考模型及所述闭环吹氩模型均与所述第一传递函数有关。
[0023]可选的，所述第一传递函数为：
[0024]其中，S为传递函数的变量符号，p和q为预设的模型参数，τ为预设的滞后时间。
[0025]可选的，所述构建包括滞后补偿控制器在内的闭环参考模型包括：
[0026]根据所述第一传递函数表达式及其辨识参数，确定开环参考模型；所述辨识参数为根据所述初始氩气流量及采集的实测氩气流量进行系统辨识获得的；
[0027]获取第二传递函数及所述开环参考模型的第一增益调节因子；所述第二传递函数为所述滞后补偿控制器用于对所述开环参考模型减少滞后影响的传递函数；
[0028]根据所述第二传递函数及所述第一增益调节因子，对所述开环参考模型进行闭环传函推导，从而得到所述闭环参考模型。
[0029]可选的，所述开环参考模型的传递函数为：所述第二传递函数为所述第一增益调节因子为所述闭环参考模型的传递函数为
[0030]其中，a和b均为预先配置的待确定模型参数，τ1为预设的滞后时间，r(S)为所述初始氩气流量，y
m
(S)为所述闭环参考模型输出的预测氩气流量。
[0031]可选的，所述构建包括滞后补偿控制器在内的闭环氩气模型包括：
[0032]根据所述第一传递函数及其辨识参数，确定开环氩气模型；所述辨识参数为根据所述初始氩气流量及采集的实测氩气流量进行系统辨识获得的；
[0033]获取第三传递函数及所述开环氩气模型的第二增益调节因子；所述第三传递函数为所述滞后补偿控制器用于对所述开环氩气模型减少滞后影响(即进行滞后补偿)的传递函数；
[0034]根据所述第三传递函数及所述第二增益调节因子，对所述开环氩气模型进行闭环传函推导，从而得到所述闭环氩气模型。
[0035]可选的，所述开环参考模型的传递函数为：所述第三传递函数为所述第二增益调节因子为所述闭环氩气模型的传递函数为
[0036]其中，m和n均为预先配置的待确定模型参数，τ2为预设的滞后时间，u(S)为所述进行氩气重调整运算后产生的氩气控制输出量，y(S)为所述闭环氩气模型输出的真实氩气流量。
[0037]另一方面，本申请通过本申请的一实施例，提供一种钢包底吹氩系统流量控制装置，所述装置包括获取模块、处理模块及控制模块，其中：
[0038]所述获取模块，用于获取通入所述钢包底吹氩系统的初始氩气流量；
[0039]所述处理模块，用于利用预设的钢包底吹氩模型控制算法，对所述初始氩气流量进行氩气重调整运算，得到所述钢包底吹氩系统的氩气控制输出量；其中，所述钢包底吹氩模型控制算法包括预先构建的滞后补偿控制器及流量控制器，所述滞后补偿控制器用于对所述钢包底吹氩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢包底吹氩系统流量控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取通入所述钢包底吹氩系统的初始氩气流量；利用预设的钢包底吹氩模型控制算法，对所述初始氩气流量进行氩气重调整运算，得到所述钢包底吹氩系统的氩气控制输出量；其中，所述钢包底吹氩模型控制算法包括预先构建的滞后补偿控制器及流量控制器，所述滞后补偿控制器用于对所述钢包底吹氩系统的初始氩气流量产生的纯滞后进行补偿控制，所述流量控制器用于所述钢包底吹氩系统的氩气流量进行偏差调整，以获得所述氩气控制输出量；根据所述氩气控制输出量，对通入所述钢包底吹氩系统的氩气流量进行控制调整。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢包底吹氩模型控制算法包括预先构建的闭环参考模型、闭环吹氩模型及所述流量控制器，所述闭环参考模型及所述闭环吹氩模型均配置有所述滞后补偿控制器，所述利用预设的钢包底吹氩模型控制算法，对所述初始氩气流量进行氩气重调整运算，得到所述钢包底吹氩系统的氩气控制输出量包括：将所述初始氩气流量输入所述闭环参考模型中进行氩气流量预测，计算得到预测氩气流量；利用所述闭环吹氩模型进行真实氩气流量修正，得到真实氩气流量；利用所述流量控制器对所述预测氩气流量和所述真实氩气流量进行流量偏差调整，计算得到所述钢包底吹氩系统的氩气控制输出量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述流量控制器对所述预测氩气流量和所述真实氩气流量进行流量偏差调整，计算得到所述钢包底吹氩系统的氩气控制输出量包括：将所述初始氩气流量作用于所述闭环参考模型，产生获得输出流量偏差；其中，所述输出流量偏差与所述预测氩气流量及所述真实氩气流量有关；利用所述流量控制器根据所述输出流量偏差，调整并计算所述钢包底吹氩系统的氩气控制输出量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用预设的钢包底吹氩模型控制算法，对所述初始氩气流量进行氩气重调整运算之前，所述方法还包括：构建所述钢包底吹氩系统对应的数学模型，并获取所述数学模型对应的第一传递函数；构建包括滞后补偿控制器在内的闭环参考模型及闭环吹氩模型；其中，所述闭环参考模型及所述闭环吹氩模型均与所述第一传递函数有关。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一传递函数为：其...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓攀，周甫，刘洋，邱晨，刘春辉，李华，胡念慈，严开勇，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：