[發明專利]一種水泥生產過程分解爐爐溫顯式控制方法

有效

• 申請號: 201910976876.2
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110794672B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 余哲;張日東;侯平智;歐丹林;朱永治
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學;浙江邦業科技股份有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明公開了一種水泥生產過程分解爐爐溫顯式控制方法。本發明首先建立水泥生產過程分解爐爐溫的狀態空間模型，設計系統控制量約束和輸出約束；然后，通過一種新型的顯式PID型模型預測控制策略對系統實施控制，該策略使用模型預測控制處理系統干擾作用，并且通過將約束矩陣進行值域和核空間的分解來消除約束對于系統的影響，同時引入PID結構增強系統的整體的性能。該方法有效的處理了水泥生產過程分解爐爐溫控制中的干擾以及約束問題，并且提升了系統的響應速度，使水泥生產過程分解爐爐溫帶來了更好的控制效果。

技術領域

本發明屬于自動化技術領域，涉及一種水泥生產過程分解爐爐溫顯式控制方法。

背景技術

水泥生產過程是衡量一個國家工業發展水平的一項重要指標，需要研究一種又快速又精準的控制方法來提高水泥生產的效率。由于水泥生產過程的系統工況復雜多變，難以得到精確的數學模型，因此自動化程度較低；許多場合還是以現場操作人員工作經驗為主進行手工調節，特別是對于窯外分解爐的溫度控制過程。由于人為影響以及實際的環境影響，實際的生產過程可能存在著不同幅度的干擾與約束作用，這些實際過程中不可忽略的因素，采用常規的控制策略難以獲得滿意的效果，最終會影響到水泥熟料的產量、質量和能耗。基于上述問題，本發明提出一種新的分解爐爐溫顯式控制方法，該方法可以有效處理系統的約束問題并且消除干擾作用，改善了水泥生產過程整體的性能。

發明內容

本發明針對傳統控制方法在處理干擾以及約束的不足，提出了一種水泥生產過程分解爐爐溫顯式控制方法。

本發明首先建立水泥生產過程分解爐爐溫的狀態空間模型，設計系統控制量約束和輸出約束；然后，通過一種新型的顯式PID型模型預測控制策略對系統實施控制，該策略使用模型預測控制處理系統干擾作用，并且通過將約束矩陣進行值域和核空間的分解來消除約束對于系統的影響，同時引入PID結構增強系統的整體的性能。該方法有效的處理了水泥生產過程分解爐爐溫控制中的干擾以及約束問題，并且提升了系統的響應速度，使水泥生產過程分解爐爐溫帶來了更好的控制效果。

本發明方法的步驟包括：

步驟1、建立過程對象的預測模型，具體是：

1.1.采集過程對象的實時運行數據，建立處理過程模型，將帶干擾的過程描述為以下形式：

其中，

其中x(k+1)是k+1時刻狀態，x(k)是k時刻狀態，y(k+1)分別是k+1時刻系統控制輸出，u(k)和u(k-1)分別是k和k-1時刻系統控制輸入，v(k)和v(k-1)分別是k和k-1時刻可以測量的外部干擾，A,B,C,D是相應維數的系統矩陣，Δ是后向差分算子。

1.2根據系統初始測量數據，得到系統的初始狀態，定義如下：

{[x_initial]}＝{x₀}

1.3設計系統控制量約束和輸出約束需要滿足的實際生產約束：

y_min(k)≤y₁(k)≤y_max(k)

u_min(k)≤u(k)≤u_max(k)

Δu_min(k)≤Δu(k)≤Δu_max(k)