8andec< -0. 2
[0140] T肥NKu=LSKu
[01 川 規(guī)則 3 IF|e|< 2 andIecl < 0. 04
[014引 T肥NKu= 0. 7KuK6= Ke/0. 7 Kec=Kec/0. 7
[0143] 式中e為拱頂溫升速度差，ec為拱頂溫升速度差的變化率，Ke、Kec、Ku為常規(guī)模 糊控制中的量化因子和比例因子，Kp、K。。、K。為專家修正后的量化因子和比例因子。
[0144]S4、通過煤氣流量檢測值、空氣流量檢測值、W及S2和S3的輸出，計算煤氣流量設(shè) 定值和空氣流量設(shè)定值；
[0145]S5、接收煤氣流量設(shè)定值和空氣流量設(shè)定值，采用反饋加前饋的控制策略，根據(jù)理 想狀態(tài)下調(diào)節(jié)閥流量特性，反饋環(huán)節(jié)采用模糊控制策略，同時利用前饋環(huán)節(jié)對壓力擾動進(jìn) 行前饋補(bǔ)償，實現(xiàn)流量的優(yōu)化控制。
[0146] 需要說明的是，專家控制器和模糊控制器的具體構(gòu)建為常規(guī)技術(shù)手段，本發(fā)明沒 有做過多闡述，本發(fā)明的創(chuàng)新點在于如何合理的利用專家控制器和模糊控制器，在不同的 階段選用更為合理的控制手段，從而使得熱風(fēng)爐處于最佳燃燒狀態(tài)。
[0147] 綜上所述，針對國內(nèi)鋼鐵企業(yè)熱風(fēng)爐送風(fēng)風(fēng)溫不高、燃燒煤氣熱值低、缺乏檢測設(shè) 備的普遍現(xiàn)狀，本發(fā)明在充分分析熱風(fēng)爐燃燒過程拱頂溫度和空燃比關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出 一種基于專家修正的模糊控制算法對空燃比進(jìn)行智能尋優(yōu)。其中，模糊控制器對空燃比進(jìn) 行模糊尋優(yōu)，專家控制器給出相應(yīng)的補(bǔ)償控制量修正模糊控制輸出，實現(xiàn)了專家模糊控制 算法在熱風(fēng)爐燃燒過程中的空燃比尋優(yōu)，取得較好的尋優(yōu)效果。同時，通過分析熱風(fēng)爐內(nèi)氣 體流動的特點，針對不同的工況，采用模糊控制和專家控制相結(jié)合的方式，建立調(diào)節(jié)閥開度 與煤氣流量之間的關(guān)系模型，實時優(yōu)化控制煤氣流量和空氣流量跟隨空燃比和煤氣流量的 優(yōu)化設(shè)定值，使熱風(fēng)爐處于最佳燃燒狀態(tài)。
[014引 W上實施例僅用于說明本發(fā)明的設(shè)計思想和特點，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù) 人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)W實施，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于上述實施例。所W，凡依 據(jù)本發(fā)明所掲示的原理、設(shè)計思路所作的等同變化或修飾，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種熱風(fēng)爐燃燒過程的智能控制系統(tǒng)，其特征在于：它包括： 專家協(xié)調(diào)控制器，用于通過拱頂溫度檢測值和設(shè)定值以及廢氣溫度檢測值和設(shè)定值判 定來識別燃燒狀態(tài)，同時來選擇不同燃燒階段的模糊控制器； 快速加熱期空燃比尋優(yōu)模糊控制器，用于在快速加熱期，采用雙輸入單輸出的控制結(jié) 構(gòu)，將拱頂溫度當(dāng)前時間段和上一時間段上升速率的差值e和空燃比變化方向r作為輸入 值，空燃比的調(diào)節(jié)增量作為輸出值； 拱頂溫度管理期空燃比尋優(yōu)模糊控制器，用于在拱頂溫度管理期，采用雙輸入單輸出 的控制結(jié)構(gòu)，將拱頂溫度偏差和溫升速率作為控制輸入，空氣煤氣流量比的調(diào)節(jié)增量作為 控制輸出； 流量給定計算模塊，用于通過煤氣流量檢測值、空氣流量檢測值、以及快速加熱期空燃 比尋優(yōu)模糊控制器和拱頂溫度管理期空燃比尋優(yōu)模糊控制器的輸出值，計算煤氣流量設(shè)定 值和空氣流量設(shè)定值； 流量模糊專家控制器，用于接收煤氣流量設(shè)定值和空氣流量設(shè)定值，采用反饋加前饋 的控制策略，根據(jù)理想狀態(tài)下調(diào)節(jié)閥流量特性，反饋環(huán)節(jié)采用模糊控制策略，同時利用前饋 環(huán)節(jié)對壓力擾動進(jìn)行前饋補(bǔ)償，實現(xiàn)流量的優(yōu)化控制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱風(fēng)爐燃燒過程的智能控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的 專家協(xié)調(diào)控制器通過以下規(guī)則選擇不同燃燒階段的模糊控制器： 當(dāng)拱頂溫度U1且廢氣溫度<t ，則選擇快速加熱期最佳空燃比尋優(yōu)控制器； 當(dāng)拱頂溫度<t 2且廢氣溫度<t ，則選擇拱頂溫度管理期最佳空燃比尋優(yōu)控制器； 當(dāng)拱頂溫度多t2且廢氣溫度<t ，則減小煤氣流量； 當(dāng)廢氣溫度多tft，則燃燒過程結(jié)束，關(guān)閉煤氣閥門、減小空氣閥門，同時，給出語音和 文字提示，要求操作人員進(jìn)行將熱風(fēng)爐轉(zhuǎn)為悶爐狀態(tài)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱風(fēng)爐燃燒過程的智能控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的 快速加熱期空燃比尋優(yōu)模糊控制器包括模糊化模塊、模糊推理模塊和解模糊模塊，其中： 模糊化模塊用于將拱頂溫度當(dāng)前時間段和上一時間段上升速率的差值e和空燃比變 化的方向r模糊化后求得對應(yīng)的論域E和R，對論域建立模糊規(guī)則，論域的隸屬度函數(shù)采用 三角形隸屬函數(shù)； 設(shè)定拱頂溫升速度差e的范圍，并確定e到其論域E的映射式為：式中，A為拱頂溫升速度查最小值，e H為拱頂溫升速度差最大值； 設(shè)定空燃比變化方向r的范圍，并確定r到其論域R的映射式為：式中，^為空燃比變化方向最小值，r H為空燃比變化方向最大值； 模糊推理模塊用于采用推理法計算模糊控制查詢表，得到控制輸出u ; 解模糊模塊用于根據(jù)控制輸出，求取空燃比的增量Auk，將Auk加上當(dāng)前空燃比的實 際值uk$，即為空燃比優(yōu)化設(shè)定值4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱風(fēng)爐燃燒過程的智能控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的 拱頂溫度管理期空燃比尋優(yōu)模糊控制器的規(guī)則為： 規(guī)則 IIF e > 8and ec > 0· 2 THEN Ku= I. 3Ku 規(guī)則 2IF e < -8and ec < -0· 2 THEN Ku= I. 3Ku 規(guī)則 3IFI e I < 2and I ec I < 0· 04 THEN Ku= 0. 7Ku Ke= Ke/0. 7K ec= Kec/0. 7 式中e為拱頂溫升速度差，ec為拱頂溫升速度差的變化率，Ke、Kec、Ku為常規(guī)模糊控 制中的量化因子和比例因子，H、KU為專家修正后的量化因子和比例因子。5. 基于權(quán)利要求1所述的一種熱風(fēng)爐燃燒過程的智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)的控制方法，其特 征在于：它包括以下步驟： 51、 采用專家控制器，通過拱頂溫度檢測值和設(shè)定值以及廢氣溫度檢測值和設(shè)定值判 定來識別燃燒狀態(tài)，同時來選擇不同燃燒階段的控制策略； 52、 采用模糊控制器，在快速加熱期，采用雙輸入單輸出的控制結(jié)構(gòu)，將拱頂溫度當(dāng)前 時間段和上一時間段上升速率的差值e和空燃比變化方向a作為輸入值，空燃比的調(diào)節(jié)增 量作為輸出值； 53、 采用模糊控制器，在拱頂溫度管理期，采用雙輸入單輸出的控制結(jié)構(gòu)，將拱頂溫度 偏差和溫升速率作為控制輸入，空氣煤氣流量比的調(diào)節(jié)增量作為控制輸出； 54、 通過煤氣流量檢測值、空氣流量檢測值、以及S2和S3的輸出，計算煤氣流量設(shè)定值 和空氣流量設(shè)定值； 55、 接收煤氣流量設(shè)定值和空氣流量設(shè)定值，采用反饋加前饋的控制策略，根據(jù)理想狀 態(tài)下調(diào)節(jié)閥流量特性，反饋環(huán)節(jié)采用模糊控制策略，同時利用前饋環(huán)節(jié)對壓力擾動進(jìn)行前 饋補(bǔ)償，實現(xiàn)流量的優(yōu)化控制。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述的Sl通過以下規(guī)則選擇不同燃 燒階段的控制策略： 當(dāng)拱頂溫度U1且廢氣溫度<t ，則選擇快速加熱期最佳空燃比尋優(yōu)控制器； 當(dāng)拱頂溫度<t 2且廢氣溫度<t ，則選擇拱頂溫度管理期最佳空燃比尋優(yōu)控制器； 當(dāng)拱頂溫度多t2且廢氣溫度<t ，則減小煤氣流量； 當(dāng)廢氣溫度多tft，則燃燒過程結(jié)束，關(guān)閉煤氣閥門、減小空氣閥門，同時，給出語音和 文字提示，要求操作人員進(jìn)行將熱風(fēng)爐轉(zhuǎn)為悶爐狀態(tài)。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述的S2包括以下步驟： 將拱頂溫度當(dāng)前時間段和上一時間段上升速率的差值e和空燃比變化的方向r模糊化 后求得對應(yīng)的論域E和R，對論域建立模糊規(guī)則，論域的隸屬度函數(shù)采用三角形隸屬函數(shù)； 設(shè)定拱頂溫升速度差e的范圍，并確定e到其論域E的映射式為：式中，A為拱頂溫升速度查最小值，e H為拱頂溫升速度差最大值； 設(shè)定空燃比變化方向r的范圍，并確定r到其論域R的映射式為：式中，^為空燃比變化方向最小值，r H為空燃比變化方向最大值； 采用推理法計算模糊控制查詢表，得到控制輸出u ; 根據(jù)控制輸出，求取空燃比的增量Auk，將Auk加上當(dāng)前空燃比的實際值uk$，即為空 燃比優(yōu)化設(shè)定值Uk設(shè)定=Uk實+ Δ uk。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述的S3的規(guī)則為： 規(guī)則 I IF e > 8 and ec > 0· 2 THEN Ku= I. 3Ku 規(guī)則 2 IF e < -8 and ec < -0· 2 THEN Ku= I. 3Ku 規(guī)則 3 IF I e I < 2 and I ec I < 0· 04 THEN Ku= 0. 7Ku Ke= Ke/0. 7 K ec= Kec/0. 7 式中e為拱頂溫升速度差，ec為拱頂溫升速度差的變化率，Ke、Kec、Ku為常規(guī)模糊控 制中的量化因子和比例因子，H、KU為專家修正后的量化因子和比例因子。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熱風(fēng)爐燃燒過程的智能控制系統(tǒng)，包括專家協(xié)調(diào)控制器，用于識別燃燒狀態(tài)，選擇不同燃燒階段的模糊控制器；快速加熱期空燃比尋優(yōu)模糊控制器，用于在快速加熱期，輸出空燃比的調(diào)節(jié)增量；拱頂溫度管理期空燃比尋優(yōu)模糊控制器，用于在拱頂溫度管理期，輸出空氣煤氣流量比的調(diào)節(jié)增量；流量給定計算模塊，用于計算煤氣流量設(shè)定值和空氣流量設(shè)定值；流量模糊專家控制器，采用反饋加前饋的控制策略，根據(jù)理想狀態(tài)下調(diào)節(jié)閥流量特性，反饋環(huán)節(jié)采用模糊控制策略，同時利用前饋環(huán)節(jié)對壓力擾動進(jìn)行前饋補(bǔ)償，實現(xiàn)流量的優(yōu)化控制。本發(fā)明實現(xiàn)燃燒過程煤氣流量和空燃比的優(yōu)化控制，達(dá)到優(yōu)化燃燒、節(jié)約能源的目的。
【IPC分類】F23N5/00, F24H9/20
【公開號】CN105423334
【申請?zhí)枴緾N201511028734
【發(fā)明人】馬智慧
【申請人】中冶南方工程技術(shù)有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月31日