加熱爐過程控制技術(shù)的新策略--智能控制

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1、第1卷第B期控制與決策Z000年月ol.1No.BCtRLCayZ000加熱爐過程控制技術(shù)的新策略智能控制榮莉柴天佑錢曉龍(東北大學(xué)自動化研究中心沈陽11000)摘要論述了智能控制在加熱爐過程控制~過程建模~過程觀測中的應(yīng)用狀況及前景并結(jié)合國情提出了智能控制在加熱爐窯過程控制的推廣應(yīng)用中應(yīng)分兩步走即先實施智能控制再建立高級智能控制系統(tǒng)的可行性方案O關(guān)鍵詞加熱爐過程控制智能控制專家系統(tǒng)模糊控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類號TZ7BNewSchemeofProcessControlforReheatingFurnaceIntelligentControlROngLz

2、ChaztzanyO~@zanXzaOlOng(Northeasternuniversity)AbstractTheapplicationscopesofintelligentcontrolforreheatingfurnacesinprocesscontrolpro-cessmodelingandprocessobservationarebrieflyintroduced.Thefeasibleschemeoftwostep-goingaboutitsfuturedevelopmentinourcountry/sprocesscontrolfo

3、rreheatingfurnacesisgiven.Thefirststepisintelligentcontroller.Thesecondstepisadvancedintelligentcontrolsystem.KeywordsreheatingfurnaceprocesscontrolintelligentcontrolexpertsystemfuZZycontrolneu-ralnet象~解決復(fù)雜任務(wù)的新策略[11引言O(shè)近年來隨著計算機(jī)的廣泛應(yīng)用和人工智能技加熱爐是軋鋼行業(yè)中最重要的設(shè)備之一其控術(shù)的迅速發(fā)展出現(xiàn)了一種以人工智能~控制理

4、論和制目標(biāo)是在獲得滿足軋機(jī)開軋所要求的鋼坯溫度分計算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)的新型控制技術(shù)智能控制O布的前提下實現(xiàn)最小的鋼坯表面燒損和能耗的經(jīng)智能控制不僅為傳統(tǒng)控制理論和方法帶來了新的生濟(jì)指標(biāo)O通常采用的控制方法是將熱工模型在穩(wěn)態(tài)機(jī)而且為解決軋鋼領(lǐng)域內(nèi)的控制難題擺脫常規(guī)數(shù)工作點(diǎn)附近線性化并進(jìn)行降階處理然后根據(jù)簡化學(xué)模型的困境突破現(xiàn)有控制理論的局限性開辟了后的線性模型利用線性系統(tǒng)的方法來設(shè)計控制器O一條新的途徑[Z-4O但由于加熱爐本質(zhì)上是一個具有大慣性~純滯后和分布參數(shù)的非線性系統(tǒng)當(dāng)爐內(nèi)工況發(fā)生變化或出智能控制在加熱爐控制中的現(xiàn)大的擾動時傳統(tǒng)的線性近似模型顯

5、然具有較大應(yīng)用領(lǐng)域的局限性O(shè)工程技術(shù)人員經(jīng)過多年的工程實踐已充智能控制方法主要包括[-7分認(rèn)識到要想徹底解決加熱爐窯的控制問題必須跳出以簡化的理想數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制框1)專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制相結(jié)合的專家控制方架面對其復(fù)雜性應(yīng)提出新的概念和模型探索新法的方法和手段開發(fā)出能感知復(fù)雜環(huán)境~控制復(fù)雜對Z)將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于智能控制的神經(jīng)元控制國家自然科學(xué)基金項目(99B40Z0)B)基于模糊集合論模擬人的模糊推理和決策1998-11-0B收稿1999-0Z-0Z修回過程的模糊控制控制與決策年模擬人腦的分層結(jié)構(gòu)由執(zhí)行級協(xié)調(diào)級和據(jù)結(jié)合起來研究和開發(fā)出加熱

6、爐的新型智能模型組織級構(gòu)成的分層遞階智能控制并利用機(jī)理模型和熱平衡計算來修正實驗?zāi)Ｐ褪棺詮氖兰o(jì)年代初丹麥公司將模糊之能適應(yīng)工況及爐體的不斷變化目前研究較多的技術(shù)用于水泥窯控制獲得成功以來智能建模方法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模法和模糊建模法多鋼鐵等工業(yè)爭先開發(fā)出了人工智能系統(tǒng)近年來計算機(jī)技層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能以任意精度逼近非線性映射為術(shù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展為鋼鐵工業(yè)的智能加熱爐的建模提供一種新的非傳統(tǒng)的表達(dá)工具?；峁┝讼冗M(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段迄今為止從燒選到糊建模通過定義模糊變量模糊集合及相應(yīng)隸屬函軋鋼各工序以至能源計劃運(yùn)輸管理等領(lǐng)域均有數(shù)將加熱爐的輸入輸出之間的

7、映射關(guān)系用一組人使用智能控制技術(shù)的報道智能控制技術(shù)已被世界們易接受的條件語句規(guī)則來描述與傳統(tǒng)鋼鐵行業(yè)列為世紀(jì)末本世紀(jì)初的關(guān)鍵技術(shù)它的數(shù)學(xué)模型表示方法不同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和模糊模不僅可用于加熱爐的過程控制還可用于加熱爐的型也稱為廣義數(shù)學(xué)模型過程建模和過程觀測在加熱爐過程觀測中的應(yīng)用在加熱爐過程控制中的應(yīng)用加熱爐內(nèi)的溫度分布很復(fù)雜有爐膛溫度爐壁傳統(tǒng)的以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)加反饋控制為溫度鋼坯表面溫度鋼坯斷面溫度鋼坯中心溫度主的經(jīng)典控制方式已無法適應(yīng)今后鋼鐵工業(yè)競爭等而實際易測的只是爐內(nèi)某一點(diǎn)的爐膛溫度對于的要求智能控制從人工智能的角度出發(fā)充分重視控制最佳燃燒的

8、空燃配比通常難以在線檢測燃料大量定性的先驗知識采用模糊推理邏輯的知識的發(fā)熱值和爐子的熱效率另外對燃燒后廢氣中含庫和推理方式通過離線訓(xùn)練在