[發明專利]一種連續退火爐溫度自動控制方法

在審

• 申請號: 202110267949.8
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113106243A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 李明宇;李曉剛;張科科;秦建偉;劉建華;唐鳳敏;胡運杰
• 申請（專利權）人: 唐山鋼鐵集團有限責任公司;河鋼股份有限公司唐山分公司
• 主分類號: C21D11/00
• 分類號: C21D11/00;C21D1/26
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李桂琴

本發明涉及一種連續退火爐溫度自動控制方法，屬于冶金自動化技術領域。本發明的技術方案是：設計粒子群PID控制模型的粒子速度和粒子位置矢量，設計粒子群的參數范圍和維度，設計粒子群算法的適應度函數和粒子更新規則，設計粒子群算法系統誤差；將優化后的P、I和D參數存入連續退火爐oracle數據庫后傳輸給連續退火爐PID控制器進行燃料閥門開度調整。本發明把粒子群算法和燃料閥門開度的PID控制系統相結合，采用在線調整的方式對連續退火爐溫度進行自適應控制，把連續退火爐的溫度數值控制在了誤差允許范圍內，有效保障了鋼卷產品質量、降低能耗以及減少了環境污染。

技術領域

本發明涉及一種連續退火爐溫度自動控制方法，屬于冶金自動化技術領域。

背景技術

連續退火作為冷軋板帶鋼材加工的后續工序，在連續退火過程中，帶鋼的韌性和塑性以及其他一些工藝指標都不可避免的存在一些缺陷和問題。連續退火是金屬熱處理中的重要工序，通過退火可以達到使經過鑄造、鍛軋、焊接或切削加工的材料或工件軟化，改善塑性和韌性，使化學成分均勻化，消除內應力等目的.帶鋼連續退火爐不僅具有大滯后、非線性、多干擾等諸多特性，同時還具有爐段長，分段多的特點，同時由于受到不同帶鋼規格的工藝要求以及走帶速度的變化的影響，從而導致爐溫工況不斷變化，走帶速度快導致測量準確性較差，給反饋控制帶來了一定的困難。隨著對生產工藝水平以及產品質量的不斷提高，帶鋼連續退火機組變得越來越大型化，在保證產品質量、降低能耗以及減少環境污染等方面的要求也越來越高，這使得帶鋼連續退火爐的溫度控制系統的設計和調節成為了亟需解決的重要問題。

發明內容

本發明目的是提供一種連續退火爐溫度自動控制方法，把粒子群算法和燃料閥門開度的PID控制系統相結合，采用在線調整的方式對連續退火爐溫度進行自適應控制，把連續退火爐的溫度數值控制在了誤差允許范圍內，有效保障了鋼卷產品質量、降低能耗以及減少了環境污染，有效地解決了背景技術中存在的上述問題。

本發明的技術方案是：一種連續退火爐溫度自動控制方法，采用粒子群算法和燃料閥門開度的PID控制器相結合的方式，把連續退火爐的溫度設定值和連續退火爐的現場實際溫度值作為系統誤差，把PID控制器的P、I、D三個控制參數作為粒子群位置矢量，根據選取的適應度函數和粒子更新規則，對連續退火爐溫度進行自適應控制，從而將連續退火爐的溫度數值控制在誤差允許范圍內。

包含以下步驟：

a、粒子群初始化：設計粒子群PID控制模型的粒子速度和粒子位置矢量，以及粒子群的參數范圍和維度；

b、粒子適應函數計算：確定粒子群算法的適應度函數和粒子更新規則，計算個體粒子最優位置和群體粒子最優位置，從而更新粒子速度和位置；

c、采用在線調整的方式，確定系統誤差；

d、在線判定系統誤差，如果系統誤差在允許范圍內，執行下一步驟；如果系統誤差不在允許范圍內，則返回步驟b繼續優化粒子位置；

e、輸出P、I和D參數，實現對連續退火爐溫度的自適應控制。

所述步驟a具體為，初始化一群粒子，設定粒子最大飛行速度Vmax，設定燃料閥門開度的PID控制器的P、I和D三個參數的參數范圍，P為0-60，I為0-4，D為0-3，在參數范圍內隨機產生粒子速度V_i和粒子位置X_i(X_ip、X_ii、X_id)，粒子維度為三維。

所述步驟b中，粒子群算法的適應度函數為：設定系統誤差為ey(t)，系統誤差ey(t)為連續退火爐溫度實際值y₁和連續退火爐溫度設定值y₂之間的差值，適應度函數計算公式為，公式中w₁、w₂、w₃為權值，u(t)為PID控制器輸出，t_u為系統時間，e(t)為系統誤差ey(t)；