[發明專利]一種還原爐系統的溫度控制方法及裝置

在審

• 申請號: 202110664665.2
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN115480479A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 劉雄;李西良;范協誠;李朋;謝麗蓉;葉金鑫
• 申請（專利權）人: 新疆新特晶體硅高科技有限公司;新特能源股份有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

1.一種還原爐系統的溫度控制方法，其特征在于，包括：

將控制指令輸入值u(k)輸入模型器中，所述模型器中設有改進緊格式數據模型：

其中，y(k)和u(k)分別為還原爐系統的溫度輸出值與控制指令輸入值，τ為滯后時長，T＞0為差值周期，Φ(k)為偽偏導數；

再將模型器中輸出的溫度輸出值y(k)與設定的期望輸出溫度y*(k+1)的差值輸入控制還原爐系統的控制器，所述控制器包括第一計算器和第二計算器：

所述第一計算器用于根據式(25)計算出還原爐系統在k時刻的輸入u(k)：

其中，β＞0,λ＞0,為懲罰因子，ρ₁、ρ₂、ρ₃∈(0,1]為步長因子，y*(k+1)為k+1時刻期望輸出溫度，y(k)為k時刻實際的輸出溫度；

所述第二計算器用于根據式(28)計算出還原爐系統k時刻

其中，η∈(0,2]為步長因子，μ＞0為懲罰因子，為偽偏導數估計值；

將通過所述控制器計算得到的u(k)作用于所述還原爐系統，預測出其在k時刻實際的輸出溫度y(k)；

將y(k)與y*(k+1)進行比較，如果差值超出了預設的誤差閾值，則將所述差值重新輸入所述控制器進行循環校正，直至差值在預設的誤差閾值內。

2.根據權利要求1所述的還原爐系統的溫度控制方法，其特征在于，所述方法還包括：建立模型器，

所述建立模型器具體包括：

建立還原爐系統模型；

對還原爐系統模型進行動態線性化轉換，得到所述改進緊格式數據模型。

3.根據權利要求2所述的還原爐系統的溫度控制方法，其特征在于，所述建立還原爐系統模型，具體包括：

建立硅棒電流與溫度的第一模型：

其中，硅棒兩端的電壓U₀＝I₀R、K為混合氣體與周圍介質的總傳熱系，D為硅棒直徑，η為比例系數，C為還原爐內反應混合氣體的熱比容,G為還原爐內反應混合氣體的質量，溫度延時時間常數τ_g一般取5～12s，V為硅棒體積，G、K、D隨時間變化；

建立硅棒恒溫加熱電源的第二模型：

其中，其中，K_s為晶閘管比例放大系數，T_s為晶閘管慣性時間常量，取晶閘管失控平均滯后時間常量；

根據第一模型和第二模型建立還原爐系統模型：

其中，K_I為積分系數，K_P為比例系數。

4.根據權利要求3所述的還原爐系統的溫度控制方法，其特征在于，式(25)的獲取步驟，具體包括：

基于誤差變化率[(y^*(k+1)-y(k+1))-(y^*(k)-y(k))]構建控制輸入準則函數J(u(k))：

J(u(k))＝[y^*(k+1)-y(k+1)]²+β[(y^*(k+1)-y(k+1))-(y^*(k)-y(k))]²+λ[u(k)-u(k-τ-1)]²

對控制輸入準則函數J(u(k))求導，得到式(25)。

5.根據權利要求4所述的還原爐系統的溫度控制方法，其特征在于，式(28)的獲取步驟，具體包括：

構建偽偏導數估計準則函數J(Φ(k))：

對偽偏導數估計準則函數求導，得到式(28)。

6.根據權利要求5所述的還原爐系統的溫度控制方法，其特征在于，在通過所述控制器計算得到的u(k)作用于還原爐系統之后，所述方法還包括：

增大差值周期T，得到控制精度和動態性能優于預設閾值。