[發(fā)明專利]一種基于Bang?Bang控制的水泥聯(lián)合粉磨預(yù)測控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410515136.6
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN104384009B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁鑄鋼;張強(qiáng);王孝紅;張先壘;代桃桃;申濤;孟慶金;景紹洪;于宏亮;王新江;邢寶玲;高紅衛(wèi);崔行良;白代雪;劉化果;任春里
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué);山東恒拓科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): B02C25/00
• 分類號(hào): B02C25/00
• 代理公司: 濟(jì)南誠智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司37105
• 代理人: 李修杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于Bang-Bang控制的水泥聯(lián)合粉磨預(yù)測控制方法。

背景技術(shù)

在水泥生產(chǎn)中，水泥熟料粉磨系統(tǒng)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，其控制效果的好壞直接關(guān)系到水泥生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量。隨著粉磨工藝的日益成熟，聯(lián)合粉磨系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。國內(nèi)大部分聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的控制大部分均是由操作人員手動(dòng)操作完成。在手動(dòng)控制方式下，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)流倉塌料、球磨機(jī)飽磨空磨、提升機(jī)電流過高跳停、礦粉倉倉重過高等問題，導(dǎo)致水泥成品粒度不符合粗細(xì)要求，嚴(yán)重影響了水泥粉磨的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此，研究一套針對水泥聯(lián)合粉磨的控制策略是非常有意義的。

聯(lián)合粉磨系統(tǒng)熟料粉磨過程工藝如圖1所示。來自水泥配料站的混合料經(jīng)過皮帶輸送機(jī)送至輥壓機(jī)上方的穩(wěn)流倉中，與選粉機(jī)選出的粗顆粒料一起均勻地進(jìn)入輥壓機(jī)擠壓成料餅，經(jīng)出輥壓機(jī)提升機(jī)送入選粉機(jī)。粗顆粒返回到穩(wěn)流倉中，細(xì)顆粒經(jīng)過收塵風(fēng)機(jī)的風(fēng)流帶動(dòng)，進(jìn)入袋式收塵器，再送入球磨機(jī)粉磨。經(jīng)球磨機(jī)粉磨后的細(xì)料基本上已經(jīng)滿足細(xì)度要求，并根據(jù)不同型號(hào)的水泥品種要求，按比例摻加超細(xì)粉煤灰和礦粉，即可送入成品庫。由此看來，水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)具有較為明顯的大滯后、大慣性、多變量和強(qiáng)耦合等特點(diǎn)。

近年來一些學(xué)者也對聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的控制做了研究，利用PID控制和模糊控制等算法來調(diào)節(jié)控制變量，其缺點(diǎn)是控制算法比較單一，具體的模型未知，調(diào)節(jié)參數(shù)比較多，要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)反復(fù)試湊和整定，往往不容易達(dá)到好的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)β?lián)合粉磨系統(tǒng)主要控制點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)、準(zhǔn)確地控制的基于Bang-Bang控制的水泥聯(lián)合粉磨預(yù)測控制方法，旨在解決當(dāng)前聯(lián)合粉磨系統(tǒng)生產(chǎn)過程中存在的操作員手動(dòng)操作的純滯后、大慣性、多變量和非線性等不足。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于Bang-Bang控制的水泥聯(lián)合粉磨預(yù)測控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)通過結(jié)構(gòu)化查詢語言(SQL，Structured Query Language)數(shù)據(jù)庫和過程控制協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)(OPC，OLE for Process Control)服務(wù)器來搭建數(shù)據(jù)連通平臺(tái)，使所設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制軟件軟件與分布式控制系統(tǒng)(DCS，Distributed Control System)進(jìn)行數(shù)據(jù)連通，進(jìn)行采集主要的控制變量數(shù)值和被控變量反饋值，并寫入對應(yīng)的被控變量數(shù)值；

(2)在ABB公司(Asea Brown Boveri Ltd.)的自由控制建造器(CBF，Control Builder Freelance)組態(tài)界面上的手自動(dòng)切換按鈕將控制量切換為手自動(dòng)，如果選擇自動(dòng)，則執(zhí)行步驟(3)；如果選擇手動(dòng)，則執(zhí)行人工設(shè)定個(gè)控制量的參數(shù)值；

(3)步驟(1)中所述的聯(lián)合粉磨過程的自動(dòng)控制軟件將在線采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)濾波處理；

(4)步驟(1)中所述的聯(lián)合粉磨過程的自動(dòng)控制軟件采用Bang-Bang(繼電器式)控制方法將操作人員的操作經(jīng)驗(yàn)融合在一起，進(jìn)行出輥壓機(jī)提升機(jī)電流的自動(dòng)控制、超細(xì)粉煤灰提升機(jī)電流的自動(dòng)控制和礦粉倉倉重的自動(dòng)控制，并得出最佳穩(wěn)流倉下料閥開度、超細(xì)粉煤灰配比和礦粉倉羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增量數(shù)值；將出磨提升機(jī)電流濾波信號(hào)帶入到基于Bang-Bang控制的水泥聯(lián)合粉磨線性變參數(shù)(LPV，Linear Parameter-Varying)預(yù)測控制子模塊計(jì)算，由Bang-Bang控制子模塊輸出得到收塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增量數(shù)值，由基于離散狀態(tài)觀測器出磨提升機(jī)電流LPV預(yù)測控制子模塊得到喂料量和選粉機(jī)轉(zhuǎn)速的增量數(shù)值；

(5)通過OPC接口將步驟(4)中所設(shè)計(jì)的聯(lián)合粉磨過程的自動(dòng)控制軟件相應(yīng)控制變量的增量值寫入步驟(2)中的CBF控制軟件AC800F型號(hào)的控制器來對現(xiàn)場設(shè)備的自動(dòng)控制。

優(yōu)選地，在步驟(3)和(4)中，所述聯(lián)合粉磨過程的控制模塊具有目標(biāo)控制功能，由可圖象操作基本VB(Visual Basic)編程語言實(shí)現(xiàn)，計(jì)算得到的是控制變量的增量，通過OPC寫入DCS中，在CBF程序塊中使用延時(shí)功能塊使增量在短時(shí)間內(nèi)只作用一次，防止VB程序與CBF程序時(shí)鐘不一致導(dǎo)致的增量連續(xù)累積問題。

優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述濾波處理采用均值濾波方法進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波處理，即：

其中，x_i表示某變量值濾波后的第i個(gè)數(shù)值，x_j表示某變量值在j時(shí)刻的實(shí)時(shí)值，n為均值濾波的周期時(shí)間參數(shù)，N為自然數(shù)集合。