本技術涉及加熱爐控制,具體涉及一種基于mpc預測與模糊控制的蓄熱式加熱爐控制方法。
背景技術:
1、蓄熱式加熱爐是給軋鋼提供鋼坯的加熱裝置,蓄熱式加熱爐主要通過支管空氣和支管煤氣混合燃燒為爐膛加熱室提供所需溫度并加熱鋼坯,同時需要對爐膛壓力、空煙溫度和煤煙溫度進行控制,對于智能自動控制來說如何更好的控制爐膛壓力與煙溫具有深遠的意義。
2、現(xiàn)有的加熱爐因外界不確定因素干擾,例如:生產節(jié)奏變快、冷熱鋼坯混合、更換鋼坯類型以及煤氣熱值波動大等,使的系統(tǒng)爐膛壓力無法穩(wěn)定,導致加熱爐在自動燒爐過程生產指標無法穩(wěn)定,影響加熱爐工藝生產。
3、另外,因大多數加熱爐自動控制燒爐都是控制煤氣和空氣自動燃燒,對爐膛壓力的控制都是單向的控制,缺少靈活性和適應性,當煤煙溫度和空煙都超高時,難以控制,更多的是人工經驗進行控制,這樣不僅僅無法實現(xiàn)自動化,同時更無法實現(xiàn)智能化。
技術實現(xiàn)思路
1、為此,本技術提供一種基于mpc預測與模糊控制的蓄熱式加熱爐控制方法,以解決現(xiàn)有的蓄熱式加熱爐在外界干擾下爐膛壓力與空煙煤煙溫度難以控制以及只能對爐膛壓力進行單向控制的問題。
2、為了實現(xiàn)上述目的,本技術提供如下技術方案:
3、第一方面,一種基于mpc預測與模糊控制的蓄熱式加熱爐控制方法,包括:
4、步驟1:獲取爐膛壓力浮動設定值、爐膛壓力測量值、各段空煙保護值、各段煤煙保護值、各段空煙過程值和各段煤煙過程值;
5、步驟2:將爐膛壓力浮動設定值、爐膛壓力測量值、各段空煙保護值、各段煤煙保護值、各段空煙過程值和各段煤煙過程值輸入至爐膛壓力和煙溫調節(jié)協(xié)調模型中判斷調節(jié)模式;調節(jié)模式包括壓力調節(jié)模式、煙溫調節(jié)模式、優(yōu)化調節(jié)模式和協(xié)調調節(jié)模式;
6、步驟3:若調節(jié)模式為壓力調節(jié)模式,則通過mpc預測模型得到有關爐膛壓力影響因素的動態(tài)矩陣,并通過煙溫調節(jié)約束分配模塊給空煙引風機、煤煙引風機、空煙調節(jié)閥和煤煙調節(jié)閥分配約束條件,根據約束條件分別調節(jié)空煙引風機、煤煙引風機、空煙調節(jié)閥和煤煙調節(jié)閥;
7、步驟4:若調節(jié)模式為煙溫調節(jié)模式,則根據空煙pid和煤煙pid分別調節(jié)空煙調節(jié)閥和煤煙調節(jié)閥;
8、步驟5:若調節(jié)模式為優(yōu)化調節(jié)模式,則根據優(yōu)化算法分別調節(jié)空煙調節(jié)閥和煤煙調節(jié)閥;
9、步驟6:若調節(jié)模式為協(xié)調調節(jié)模式,則通過模糊控制和約束條件對煤氣量進行修正。
10、可選地,所述步驟2具體為:
11、步驟201:根據爐膛壓力浮動設定值、爐膛壓力測量值、各段空煙保護值、各段煤煙保護值、各段空煙過程值和各段煤煙過程值計算各個控制點的偏差;各個控制點的偏差包括:壓力偏差的絕對值、預熱段空煙溫度保護值報警偏差、預熱段煤煙溫度保護值報警偏差、一加熱段空煙溫度保護值報警偏差、一加熱段煤煙溫度保護值報警偏差、二加熱段空煙溫度保護值報警偏差、二加熱段煤煙溫度保護值報警偏差、均熱段空煙溫度保護值報警偏差和均熱段煤煙溫度保護值報警偏差;
12、步驟202:如果壓力偏差的絕對值大于零,且預熱段空煙溫度保護值報警偏差、預熱段煤煙溫度保護值報警偏差、一加熱段空煙溫度保護值報警偏差、一加熱段煤煙溫度保護值報警偏差、二加熱段空煙溫度保護值報警偏差、二加熱段煤煙溫度保護值報警偏差、均熱段空煙溫度保護值報警偏差和均熱段煤煙溫度保護值報警偏差均小于零,則調節(jié)模式為壓力調節(jié)模式;
13、步驟203:如果壓力偏差的絕對值等于零,且預熱段空煙溫度保護值報警偏差、預熱段煤煙溫度保護值報警偏差、一加熱段空煙溫度保護值報警偏差、一加熱段煤煙溫度保護值報警偏差、二加熱段空煙溫度保護值報警偏差、二加熱段煤煙溫度保護值報警偏差、均熱段空煙溫度保護值報警偏差和均熱段煤煙溫度保護值報警偏差均小于零,則調節(jié)模式為優(yōu)化調節(jié)模式;
14、步驟204:如果壓力偏差的絕對值等于零,且預熱段空煙溫度保護值報警偏差、預熱段煤煙溫度保護值報警偏差、一加熱段空煙溫度保護值報警偏差、一加熱段煤煙溫度保護值報警偏差、二加熱段空煙溫度保護值報警偏差、二加熱段煤煙溫度保護值報警偏差、均熱段空煙溫度保護值報警偏差和均熱段煤煙溫度保護值報警偏差中至少有一個大于零,則調節(jié)模式為煙溫調節(jié)模式;
15、步驟205:如果壓力偏差的絕對值小于零,且預熱段空煙溫度保護值報警偏差、預熱段煤煙溫度保護值報警偏差、一加熱段空煙溫度保護值報警偏差、一加熱段煤煙溫度保護值報警偏差、二加熱段空煙溫度保護值報警偏差、二加熱段煤煙溫度保護值報警偏差、均熱段空煙溫度保護值報警偏差和均熱段煤煙溫度保護值報警偏差中至少有一個大于零,則調節(jié)模式為協(xié)調調節(jié)模式。
16、可選地,所述步驟3中,所述mpc預測模型為:
17、
18、其中,為預測壓力,x1,x2,…,xn為爐膛壓力影響因素。
19、可選地,所述步驟3中,根據約束條件分別調節(jié)空煙引風機、煤煙引風機、空煙調節(jié)閥和煤煙調節(jié)閥時具體為:
20、步驟301:將預熱段、一加熱段、二加熱段、均熱段的空煙溫度和煤煙溫度進行溫度大小排序;
21、步驟302:優(yōu)先調節(jié)三個最低溫度,且時刻對溫度進行排序,并將mpc預測模型輸出的動態(tài)矩陣平均分成三份,作用在煤煙調節(jié)閥;
22、步驟303:當空煙調節(jié)閥和煤煙調節(jié)閥達到上限或者溫度達到保護值時,禁止調節(jié)溫度;如果全部達到上限,則mpc預測模型禁止增加輸出,并調節(jié)空煙引風機和煤煙引風機。
23、可選地,所述步驟5中,優(yōu)化算法為自尋優(yōu)算法。
24、第二方面,一種基于mpc預測與模糊控制的蓄熱式加熱爐控制裝置,包括:
25、數據獲取模塊,用于獲取爐膛壓力浮動設定值、爐膛壓力測量值、各段空煙保護值、各段煤煙保護值、各段空煙過程值和各段煤煙過程值;
26、調節(jié)模式判斷模塊,用于將爐膛壓力浮動設定值、爐膛壓力測量值、各段空煙保護值、各段煤煙保護值、各段空煙過程值和各段煤煙過程值輸入至爐膛壓力和煙溫調節(jié)協(xié)調模型中判斷調節(jié)模式;調節(jié)模式包括壓力調節(jié)模式、煙溫調節(jié)模式、優(yōu)化調節(jié)模式和協(xié)調調節(jié)模式;
27、壓力調節(jié)模塊,用于若調節(jié)模式為壓力調節(jié)模式,則通過mpc預測模型得到有關爐膛壓力影響因素的動態(tài)矩陣,并通過煙溫調節(jié)約束分配模塊給空煙引風機、煤煙引風機、空煙調節(jié)閥和煤煙調節(jié)閥分配約束條件,根據約束條件分別調節(jié)空煙引風機、煤煙引風機、空煙調節(jié)閥和煤煙調節(jié)閥;
28、煙溫調節(jié)模塊,用于若調節(jié)模式為煙溫調節(jié)模式,則根據空煙pid和煤煙pid分別調節(jié)空煙調節(jié)閥和煤煙調節(jié)閥;
29、優(yōu)化調節(jié)模塊,用于若調節(jié)模式為優(yōu)化調節(jié)模式,則根據優(yōu)化算法分別調節(jié)空煙調節(jié)閥和煤煙調節(jié)閥;
30、協(xié)調調節(jié)模塊,用于若調節(jié)模式為協(xié)調調節(jié)模式,則通過模糊控制和約束條件對煤氣量進行修正。
31、第三方面,一種計算機設備,包括存儲器和處理器,所述存儲器存儲有計算機程序,所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)一種基于mpc預測與模糊控制的蓄熱式加熱爐控制方法的步驟。
32、第四方面,一種計算機可讀存儲介質,其上存儲有計算機程序,所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)一種基于mpc預測與模糊控制的蓄熱式加熱爐控制方法的步驟。
33、第五方面,一種計算機程序產品,包括計算機程序或指令,該計算機程序或指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)一種基于mpc預測與模糊控制的蓄熱式加熱爐控制方法的步驟。
34、相比現(xiàn)有技術,本技術至少具有以下有益效果:
35、本技術提供了一種基于mpc預測與模糊控制的蓄熱式加熱爐控制方法,通過獲取爐膛壓力浮動設定值、爐膛壓力測量值、各段空煙保護值、各段煤煙保護值、各段空煙過程值和各段煤煙過程值,并輸入至爐膛壓力和煙溫調節(jié)協(xié)調模型中判斷調節(jié)模式;若調節(jié)模式為壓力調節(jié)模式,則通過mpc預測模型得到有關爐膛壓力影響因素的動態(tài)矩陣,并通過煙溫調節(jié)約束分配模塊給空煙引風機、煤煙引風機、空煙調節(jié)閥和煤煙調節(jié)閥分配約束條件,根據約束條件分別調節(jié)空煙引風機、煤煙引風機、空煙調節(jié)閥和煤煙調節(jié)閥;若調節(jié)模式為煙溫調節(jié)模式,則根據空煙pid和煤煙pid分別調節(jié)空煙調節(jié)閥和煤煙調節(jié)閥;若調節(jié)模式為優(yōu)化調節(jié)模式,則根據優(yōu)化算法分別調節(jié)空煙調節(jié)閥和煤煙調節(jié)閥;若調節(jié)模式為協(xié)調調節(jié)模式,則通過模糊控制和約束條件對煤氣量進行修正。本技術提供的基于mpc預測與模糊控制的蓄熱式加熱爐控制方法解決了因外界干擾或者生產節(jié)奏的變化,導致的爐膛壓力與空煙煤煙溫度難以控制的問題,實現(xiàn)了爐膛壓力的雙向控制,并且通過優(yōu)化煤煙和空煙溫度達到了節(jié)能效果。