[發明專利]一種青瓷素燒過程的爐窯溫度自動控制方法

有效

• 申請號: 202110396019.2
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113176797B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 蘇偉;陳云
• 申請（專利權）人: 龍泉東土青瓷有限公司
• 主分類號: G05D23/22
• 分類號: G05D23/22
• 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: 楊舟濤

本發明公開了一種青瓷素燒過程的爐窯溫度自動控制方法。本發明基于觀測器的反饋控制策略，考慮時延和眾多的隨機擾動因素，建立青瓷素燒過程爐窯溫度控制的隨機時延微分方程，建立爐窯溫度控制系統的均方有限時間穩定條件，基于觀測器重構被控系統的狀態向量，利用奇異值分解方法進行觀測器增益和控制器增益的優化求解。本發明建立的自動控制方法可以在給定的條件下實現青瓷素燒過程爐窯溫度的有限時間控制，實現素燒過程爐窯溫度的及時和準確控制，為素燒過程的節能降耗、提高素燒質量、降低廢品率提供保障。

技術領域

本發明屬于自動化技術領域，特別是現代龍泉青瓷素燒過程的爐窯溫度自動化控制，涉及一種青瓷素燒過程的爐窯溫度自動控制方法，利用基于觀測器的反饋控制策略對青瓷素燒過程的爐窯溫度進行有限時間優化控制，提高青瓷素燒過程質量和成品率，并可降低燃料消耗，符合實際青瓷加工生產的需求。

背景技術

龍泉青瓷以精美的外表和復雜的制作過程聞名于世。龍泉青瓷是中國乃至世界陶瓷史上燒制年代最長、窯址分布最廣、產品質量要求最高、生產規模和外銷范圍最大的青瓷歷史名窯之一。龍泉青瓷傳統燒制技藝是全球第一個也是唯一入選的聯合國教科文組織《人類非物質文化遺產代表名錄》的陶瓷類項目。

素燒是龍泉青瓷制作過程中不可或缺的環節。素燒是指在800℃至900℃的溫度下使瓷器坯體燒成并干燥的技術。經過素燒，青瓷坯體內的大部分有機物質和水分都揮發了，部分鹽類已經分解。素燒是提高瓷器釉面質量的重要措施，素燒后的瓷器坯體強度大，施釉破損低。瓷器坯體素燒后還可發現半成品的很多質量缺陷，進行提前處理或返工，從而能提高釉燒的成品率。經過素燒后的坯體，還可以大大提高機械化程度，降低運輸和制作過程的破損率。

現在的龍泉青瓷燒制過程大多采用液化石油氣為燃料，雖然在爐窯內安裝了熱電偶用于測量爐窯內的溫度，但是爐窯溫度尚未實現自動控制，均采用人工經驗進行爐窯溫度的手動調節，爐窯溫度控制的精度低、效果差，素燒過程不但能耗高，而且升溫過程不平穩、爐窯內溫度分布不均勻，難以達到素燒目的，導致青瓷成品率不高。因此，急需一種自動控制方法，對青瓷素燒過程爐窯溫度進行及時和準確地優化控制，以降低能耗，提高成品率和青瓷產品質量。

發明內容

本發明的目的是針對現有青瓷素燒過程爐窯溫度自動控制方法的缺失，提出一種青瓷素燒過程的爐窯溫度自動控制方法，在給定的有限時間之內實現對青瓷素燒過程爐窯溫度的及時和準確控制。

本發明使用了基于觀測器的反饋控制方法，利用隨機系統建模方法獲得青瓷素燒過程爐窯溫度控制系統的狀態空間方程，考慮了燃氣熱值、空氣含氧量、空氣水分和燃氣水分、空氣溫度和青瓷含水量的隨機波動的影響，選取合適的二次型能量函數并利用隨機分析方法，建立被控系統均方有限時間穩定的條件，同時利用觀測器重構控制系統的狀態向量，通過奇異值分解和矩陣變量代換方法將非線性矩陣項等價轉化，最后采用嚴格線性矩陣不等式建立控制器增益和觀測器增益的存在條件并進行優化求解，從而在給定的有限時間內實現對青瓷素燒過程爐窯溫度的優化控制，提高素燒質量和青瓷成品率，同時可達到節能減排效果。

本發明方法的具體步驟是：

步驟(1).建立青瓷素燒過程的狀態空間模型；

首先，根據青瓷素燒過程的動態特性，利用隨機系統建模方法，建立下述隨機時延微分方程：