[發(fā)明專利]基于動(dòng)態(tài)工況的焦?fàn)t加熱燃燒過程焦?fàn)t溫度預(yù)測方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110063948.8
• 申請(qǐng)日: 2011-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN102176221A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳敏;雷琪;曹衛(wèi)華;焦國華;安劍奇;劉建群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00;C10B21/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 黃美成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焦?fàn)t加熱燃燒控制領(lǐng)域，涉及一種基于動(dòng)態(tài)工況的焦?fàn)t加熱燃燒過程焦?fàn)t溫度預(yù)測方法。

背景技術(shù)

鋼鐵作為我國國民經(jīng)濟(jì)和國防軍工發(fā)展的重要基礎(chǔ)原料和戰(zhàn)略物資，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、建材、交通、航天、航空、國防軍工等各個(gè)行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有十分重要的地位。焦?fàn)t是煤化學(xué)工業(yè)中極為重要的工業(yè)爐之一，是生產(chǎn)焦炭的關(guān)鍵設(shè)備，在鋼鐵行業(yè)中，焦炭質(zhì)量直接影響著企業(yè)生產(chǎn)成本、產(chǎn)品質(zhì)量以及企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的增長，焦?fàn)t加熱燃燒過程優(yōu)化控制對(duì)降低焦化企業(yè)生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟(jì)效益具有非常重要的作用。

焦?fàn)t溫度是焦?fàn)t加熱燃燒過程中的重要參數(shù)，如果火道溫度不穩(wěn)定、波動(dòng)大，將導(dǎo)致焦炭加熱不均勻，局部生焦會(huì)造成出焦時(shí)冒黑煙，直接影響焦炭質(zhì)量和爐體壽命。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，由于焦?fàn)t的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，熱電偶的安裝比較困難，并且火道的溫度高達(dá)1300℃左右，安裝的熱電偶很容易因?yàn)楦邷囟鴵p壞，使得這種方式的成本非常高，并且維護(hù)也很困難，在實(shí)際應(yīng)用中很少采用。因此，焦?fàn)t溫度的實(shí)時(shí)檢測非常困難的。

本發(fā)明的方法是一種基于局部模型的動(dòng)態(tài)預(yù)測方法。復(fù)雜工業(yè)過程建模時(shí)，總是希望能夠覆蓋所有的工況數(shù)據(jù)，因而一般采用全局建模方法。但是全局建模方法普遍存在學(xué)習(xí)時(shí)間長、泛化能力差、模型在線更新困難等問題。焦?fàn)t加熱燃燒過程是一個(gè)復(fù)雜的傳熱和化學(xué)變化過程，焦?fàn)t爐體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作環(huán)境惡劣、檢測手段少，并且工況多變，采用全局建模方法建立過程模型非常困難。針對(duì)焦?fàn)t加熱燃燒過程的特點(diǎn)，基于局部建模的思想，研究新的方法和技術(shù)建立精度較高的焦?fàn)t溫度動(dòng)態(tài)模型，對(duì)于焦?fàn)t加熱燃燒過程優(yōu)化控制有極其重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種基于動(dòng)態(tài)工況的焦?fàn)t加熱燃燒過程焦?fàn)t溫度預(yù)測方法，該基于動(dòng)態(tài)工況的焦?fàn)t加熱燃燒過程焦?fàn)t溫度預(yù)測方法具有較高的預(yù)測精度，具有在線自適應(yīng)能力。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種基于動(dòng)態(tài)工況的焦?fàn)t加熱燃燒過程焦?fàn)t溫度預(yù)測方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取歷史的各種工況下煤氣流量和焦?fàn)t溫度數(shù)據(jù)，建立樣本庫u_i-2、u_i-3分別是第i-2個(gè)周期的煤氣流量和i-3個(gè)周期的煤氣流量，y_i-1、y_i分別是第i-1周期的焦?fàn)t溫度和第i周期的焦?fàn)t溫度，x_i＝{u_i-1，u_i-2，y_i-1}為第i周期的輸入變量；

步驟2：基于當(dāng)前工作點(diǎn)與樣本庫中樣本的歐式距離和變化趨勢的夾角，計(jì)算當(dāng)前工作點(diǎn)與樣本庫中樣本的相似度；

步驟3：選取相似度最大的多個(gè)樣本構(gòu)造學(xué)習(xí)集；采用迭代最小二乘方法，建立基于學(xué)習(xí)集的局部線性模型；計(jì)算當(dāng)前工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出值作為焦?fàn)t加熱燃燒過程焦?fàn)t溫度預(yù)測值。

所述的步驟2中，對(duì)于當(dāng)前工作點(diǎn)x_q＝[u_q-1，u_q-2，y_q-1]和樣本庫中的某一個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的工作點(diǎn)，所述的樣本對(duì)應(yīng)的工作點(diǎn)即對(duì)應(yīng)該樣本的輸入變量x_i＝{u_i-1，u_i-2，y_i-1}，

計(jì)算其中，