[發(fā)明專利]基于性能評(píng)估的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310663987.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103631140A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷琪;吳敏;李景玉;曹衛(wèi)華;陳鑫;安劍奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04;G05D23/19
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 黃美成

1.一種基于性能評(píng)估的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，通過(guò)采集火道溫度運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，建立基于信息熵的多屬性性能評(píng)估模型，采集當(dāng)前火道溫度運(yùn)行的數(shù)據(jù)，利用基于信息熵的多屬性性能評(píng)估模型判斷當(dāng)前控制系統(tǒng)性能等級(jí)，依據(jù)當(dāng)前控制系統(tǒng)性能建立多目標(biāo)優(yōu)化模型，采用遺傳算法對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中的控制器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)火道溫度；?

調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中的控制器參數(shù)的具體步驟如下：?

步驟1：建立多目標(biāo)優(yōu)化模型；?

步驟2：以控制系統(tǒng)的控制器參數(shù)X＝[x₁,x₂,x₃]作為種群個(gè)體，x₁和x₂分別是控制器中的輸入量火道溫度偏差和火道溫度偏差率的量化因子，x₃是控制器輸出量的比例因子，采用隨機(jī)的方式建立初始化種群，并計(jì)算種群中的每個(gè)個(gè)體分別對(duì)應(yīng)的步驟1中的每個(gè)目標(biāo)值，種群個(gè)體數(shù)量NP的取值范圍為20～50；?

步驟3：隨機(jī)選取種群中兩組不同的控制系統(tǒng)的控制器參數(shù)，采用差分策略，計(jì)算下一代個(gè)體，將個(gè)體進(jìn)行交叉操作后得到中間種群；?

步驟4：將中間種群中NP組控制器參數(shù)和上一代中的NP組參數(shù)組成種群規(guī)模為2NP的臨時(shí)種群，根據(jù)個(gè)體的優(yōu)劣等級(jí)和擁擠距離進(jìn)行排序，從臨時(shí)種群中選擇排列在前NP組的控制器參數(shù)作為下一代種群，完成一次迭代；?

步驟5：當(dāng)?shù)螖?shù)大于或等于設(shè)定的最大迭代次數(shù)時(shí)，以優(yōu)劣等級(jí)為1的控制器參數(shù)作為多目標(biāo)優(yōu)化模型的解，否則，返回步驟3；?

所述多目標(biāo)優(yōu)化模型包括以下兩種：?

1）當(dāng)控制系統(tǒng)性能等級(jí)B的取值屬于(0.2,0.6)時(shí)，則采用如下式所示的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程優(yōu)化模型：?

其中，X＝[x₁,x₂,x₃]是決策向量，x₁,x₂分別表示模糊控制器的兩個(gè)量化因子，x₃表示模糊控制器的比例因子；?

M為確定火道溫度測(cè)量間隔時(shí)間后在12小時(shí)內(nèi)根據(jù)此間隔時(shí)間進(jìn)行測(cè)量的次數(shù)；?

T_j表示為通過(guò)函數(shù)g₂()獲得的第j個(gè)時(shí)刻的火道溫度預(yù)測(cè)值，R為火道溫度設(shè)定值，t_s,i表示第i個(gè)時(shí)刻的系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間，e表示火道溫度設(shè)定值與實(shí)際測(cè)量值的差值，ec表示火道溫度設(shè)定值與實(shí)際測(cè)量值差值的變化率，u_j表示第j個(gè)時(shí)刻加熱煤氣的流量預(yù)測(cè)值；T_p=T_j，p為從1開(kāi)始取值直到j(luò)的整數(shù)；?

f₁₁()表示控制系統(tǒng)的偏差，f₁₂()表示控制系統(tǒng)輸出的均方差，f₁₃()表示控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間；?

g₁()表示以e和ec為輸入，u_j為輸出的二維模糊控制器；輸入量的模糊論域?yàn)閇-6,6]，輸出量的模糊論域?yàn)閇-6,6]，模糊變量的詞集均選為7個(gè)：{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，子集中元素分別代表負(fù)大、負(fù)中、負(fù)小、零、正小、正中、正大，輸入量和輸出量在模糊論域中[-6,-5]為負(fù)大NB，（-5,-3]為負(fù)中NM，（-3,-1]為負(fù)小NS，（-1,1]為零ZO，（1,3]為正小PS，（3，5]為正中PM，（5，6]為正大PB；所設(shè)計(jì)的模糊規(guī)則表1如下表所示：?

表1?

g₂()為采用計(jì)時(shí)學(xué)習(xí)算法建立火道溫度與加熱煤氣流量之間的關(guān)系表達(dá)式；?

2）當(dāng)控制系統(tǒng)性能等級(jí)B的取值小于0.2時(shí)，則采用如下式所示的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程優(yōu)化模型：?

其中，X＝[x₁,x₂,x₃]是決策向量，x₁,x₂分別表示模糊控制器的兩個(gè)量化因子，x₃表示模糊控制器的比例因子；M為3～5之間的常數(shù)，表示參數(shù)修正后，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時(shí)刻起，系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間段，t_s,i表示第i個(gè)時(shí)刻的系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間，e表示火道溫度設(shè)定值與實(shí)際測(cè)量值的差值，ec表示火道溫度設(shè)定值與實(shí)際測(cè)量值差值的變化率，u_j表示第j個(gè)時(shí)刻加熱煤氣的流量預(yù)測(cè)值；?

表示火道溫度標(biāo)準(zhǔn)差，是M個(gè)火道溫度平均值，USL是火道溫度上規(guī)格值（機(jī)側(cè)上限溫度1200℃，焦側(cè)上限溫度1400℃）和LSL是火道溫度下規(guī)格值（機(jī)側(cè)下限溫度1000℃，焦側(cè)下限溫度1200℃），T(i)為第i個(gè)時(shí)刻測(cè)量獲得的火道溫度值；?

f₂₁()表示控制系統(tǒng)當(dāng)前的過(guò)程能力，f₂₂()表示控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)間；?

控制系統(tǒng)性能等級(jí)B通過(guò)基于信息熵的多屬性性能評(píng)估模型獲得；?

所述的火道溫度測(cè)量間隔時(shí)間為3～4小時(shí)。?