[發(fā)明專利]一種熱風(fēng)爐空燃比滑模控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110704856.7
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113446621A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮旭剛;趙宇翔;周雪陽;王正兵;魏新園
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F23N1/02
• 分類號: F23N1/02;C21B9/10
• 代理公司: 安徽知問律師事務(wù)所 34134
• 代理人: 王亞軍

1.一種熱風(fēng)爐空燃比滑模控制方法，其特征在于，包括

對熱風(fēng)爐控制器的控制參數(shù)進行初始化；

獲取熱風(fēng)爐燃燒過程中控制器的控制參數(shù)并建立燃燒過程數(shù)學(xué)模型；

根據(jù)燃燒過程數(shù)學(xué)模型計算滑模控制率，再利用雙目標(biāo)區(qū)域化粒子群算法對控制參數(shù)進行優(yōu)化并計算得到優(yōu)化后的滑模控制率；

根據(jù)優(yōu)化后的滑模控制率計算得到空燃比，熱風(fēng)爐控制器根據(jù)空燃比對煤氣進氣量進行控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱風(fēng)爐空燃比滑模控制方法，其特征在于，建立燃燒過程數(shù)學(xué)模型的具體過程為：先根據(jù)控制參數(shù)計算得到傳遞函數(shù)，再根據(jù)傳遞函數(shù)獲取狀態(tài)空間表達式。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱風(fēng)爐空燃比滑模控制方法，其特征在于，根據(jù)以下公式計算傳遞函數(shù)：

其中，K₁為煤氣進氣流量系數(shù)；K₂為燃燒熱量轉(zhuǎn)化系數(shù)；T₁為煤氣進氣時間；T₂為爐內(nèi)反應(yīng)時間，s為系數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熱風(fēng)爐空燃比滑模控制方法，其特征在于，利用下列公式獲取得到狀態(tài)空間表達式：

其中，Q為未知干擾適當(dāng)維度矩陣，d(k)為未知干擾，u(k)為熱風(fēng)爐系統(tǒng)的輸入值，為熱風(fēng)爐系統(tǒng)狀態(tài)空間變化率，x(k)為熱風(fēng)爐系統(tǒng)狀態(tài)空間變量，y(k)為熱風(fēng)爐系統(tǒng)的輸出值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種熱風(fēng)爐空燃比滑模控制方法，其特征在于，計算滑模控制率的具體過程為：先設(shè)定滑模面切換函數(shù)，再對滑模面切換函數(shù)進行優(yōu)化，之后根據(jù)優(yōu)化后的滑模面切換函數(shù)對狀態(tài)空間表達式進行變換得到滑模控制率。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種熱風(fēng)爐空燃比滑模控制方法，其特征在于，利用下列公式計算滑模控制率u(k)：

L sgn(θ)＝N sgn(θ)+A sgn(θ)

其中，L為總干擾，N為滑模切換增益，K為系數(shù)，A為補償不確定度，θ滑模面切換函數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種熱風(fēng)爐空燃比滑模控制方法，其特征在于，對控制參數(shù)進行優(yōu)化的具體過程為：

引入粒子群優(yōu)化方程：

其中，ω為慣性系數(shù)，a為迭代次數(shù)，c₁和c₂為學(xué)習(xí)因子，r₁和r₂為(0,1)上的隨機數(shù)，為第i個粒子在e維度下第a次迭代時的位置，為第i個粒子在e維度下第a次迭代時的最優(yōu)位置，為第g個粒子在e維度下第a次迭代時的未知，第g個粒子在e維度下第a次迭代時的最優(yōu)位置；

根據(jù)粒子群優(yōu)化方程進行粒子的區(qū)域劃分并選取最優(yōu)粒子；

根據(jù)最優(yōu)粒子得到優(yōu)化的控制參數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種熱風(fēng)爐空燃比滑模控制方法，其特征在于，利用以下公式計算優(yōu)化后的滑模控制率：

其中，為優(yōu)化后的滑模切環(huán)增益，為優(yōu)化后的收斂速度系數(shù)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種熱風(fēng)爐空燃比滑模控制方法，其特征在于，利用以下公式計算空燃比：

其中，O(k)為空氣進氣量。