[發明專利]陶瓷窯爐溫度控制的智能優化方法

在審

• 申請號: 201810357529.7
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108931144A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 李強;嚴義;戴鈞
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: F27D19/00
• 分類號: F27D19/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

1.陶瓷窯爐溫度控制的智能優化方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟(1)、每次燒制過程中，窯爐控制器根據設定的爐內溫度控制曲線，對爐內溫度通過PID控制模塊進行PID控制；

步驟(2)、每次燒制結束后，窯爐控制器將此次爐內的實際溫度數據通過無線通訊傳輸給PC機；

步驟(3)、燒制工對此次的陶瓷燒制結果進行打分評價，輸入PC機，并與實際溫度數據形成一個樣本；

步驟(4)、PC機根據這些樣本，通過遺傳算法對爐內溫度控制曲線進行優化；

步驟(5)、優化后的溫度控制曲線，再由PC機通過無線通訊傳給窯爐控制器，用于對下次陶瓷燒制過程的控制；；

步驟1所述的PID控制具體如下：

1-1.燒制過程中，前端熱電偶溫度傳感器采集燃氣窯爐爐內溫度，并將采集的溫度轉換為電流信號，輸出給窯爐控制器；

1-2.窯爐控制器通過A/D轉換，獲取爐內實際溫度，并將實際溫度與設定的溫度控制曲線進行比較，控制電動比例閥調節燃氣的進氣量；

步驟2具體實現如下：

每次燒制過程，等時間間隔設置16個時間點作為爐溫控制節點，記錄爐內實際溫度數據；

燒制結束后，窯爐控制器將此次爐內溫控制節點的實際溫度數據(x₁、x₂……x₁₆)通過無線通訊傳輸給PC機；

步驟3具體實現如下：

燒制工對此次的陶瓷燒制結果采用百分制打分評價，0表示該爐燒制成的成品最壞，100表示最好；每次燒制完成后，將燒制工的評分y輸入PC機，并與實際溫度數據形成一個樣本(x₁、x₂……x₁₆,y),將形成的樣本添加至樣本空間，更新樣本空間；

對樣本空間中的多個樣本進行回歸分析，得出一個y與實際溫度數據(x₁、x₂……x₁₆)的適應度函數:

y＝C₁x₁+C₂x₂+C₃x₃+C₄x₄+C₅x₅+C₆x₆+C₇x₇+C₈x₈+C₉x₉+C₁₀x₁₀

+C₁₁x₁₁+C₁₂x₁₂+C₁₃x₁₃+C₁₄x₁₄+C₁₅x₁₅+C₁₆x₁₆+C₀

其中C₀，C₁，C₂......C₁₆為常數；

步驟4所述的用遺傳算法對爐內溫度控制曲線進行優化，具體實現如下：

4-1.從樣本空間隨機選取20個樣本作為遺傳算法初始種群；

4-2.對初始種群的個體樣本中每個爐內溫度值用12位二進制進行編碼；

4-3.對當前種群每個樣本通過適應度函數計算適應度值，即將相應的x₁、x₂……x₁₆代入適應度函數，求出適應度值，適應度表示了該個體的性能好壞；

4-4.對種群中每個個體的適應度值進行復制，采用輪盤賭的方式產生下一代；

4-5.將新復制的種群進行隨機兩兩分配，隨機選擇兩個個體，進行交叉繁殖，對樣本中的每個爐內溫度值隨機產生一個交叉點，即產生兩個個體需要交換的位置，爐內溫度值x₁、x₂……x₁₆均需要進行交叉繁殖，從而得到一個新種群；

4-6.對新種群通過變異操作進行優化；

所述的變異是以很小的概率隨機改變一個串位的值，且變異的概率設為0.2％；

4-7.判斷優化后是否達到滿足條件，

將優化后的爐內溫度值代入適應度函數，求解出每個個體對應的適應度值，挑選出最大的適應度值，若挑選出的最大的適應度值大于設定的閾值，則滿足條件,取該個體的溫度值x₁、x₂……x₁₆為優化后的爐內溫度控制曲線；否則跳轉到步驟4-2進行迭代，直到達到滿足條件為止。