焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程的智能集成優(yōu)化控制策略及其應(yīng)用研究

《焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程的智能集成優(yōu)化控制策略及其應(yīng)用研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、摘要焦炭是鋼鐵等行業(yè)的主要生產(chǎn)原料，廣泛的應(yīng)用于煉鐵、鑄造和金屬加工。焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程是煉焦過(guò)程中重要的過(guò)程，火道溫度直接影響到焦炭質(zhì)量和能源消耗。針對(duì)具有強(qiáng)非線性、時(shí)變、大時(shí)滯等特點(diǎn)的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程，采用傳統(tǒng)的控制理論或者單一的智能化技術(shù)很難達(dá)到理想的效果，本文提出一種智能集成優(yōu)化控制策略，為有效解決焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程的優(yōu)化控制問(wèn)題提供一種新的途徑。論文的研究成果主要包括下述五個(gè)方面：(1)焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程智能控制結(jié)構(gòu)基于焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程特性和控制問(wèn)題分析，在分析火道溫度影響因素的基礎(chǔ)上，從生產(chǎn)計(jì)劃和溫度控制兩個(gè)角度

2、分析了焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程的復(fù)雜性，提出了一種分層遞階智能集成優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)，它包括決策處理層、溫度智能優(yōu)化控制層和過(guò)程控制層。針對(duì)生產(chǎn)操作對(duì)焦?fàn)t耗熱量的影響，在決策處理層將煉焦生產(chǎn)劃分為不同的工況，通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息融合，確定當(dāng)前的工況；智能優(yōu)化控制級(jí)首先建立火道溫度的軟測(cè)量模型，再根據(jù)當(dāng)前的工況選擇合適的優(yōu)化控制模型，通過(guò)優(yōu)化控制模型的計(jì)算，得到煤氣量和空氣量；在過(guò)程控制層，通過(guò)閥門(mén)控制器調(diào)節(jié)煤氣量和空氣量穩(wěn)定在設(shè)定值。這種控制結(jié)構(gòu)為解決焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程優(yōu)化控制問(wèn)題提出了一種解決方案。(2)火道溫度智能集成軟測(cè)量模型針對(duì)

3、火道溫度難以在線檢測(cè)的問(wèn)題，在分析焦?fàn)t火道溫度特性的基礎(chǔ)上，提出了一種基于線性回歸(LR)和監(jiān)督式分布神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(SDNN)的火道溫度智能集成軟測(cè)量方法。根據(jù)煤氣換向規(guī)律和推焦串序，提出了典型蓄熱室的選取原則，并驗(yàn)證了有效性。分別建立了一元、二元和六元LR模型，并對(duì)三個(gè)LR模型的輸出進(jìn)行智能集成，獲得焦?fàn)t火道溫度與蓄頂溫度之間的集成LR模型。采用SDNN建模方法，將火道溫度引入樣本空間的聚類，將學(xué)習(xí)樣本劃分為不同的子類，然后分別用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模，通過(guò)子網(wǎng)隸屬度最終獲得火道溫度軟測(cè)量值。并運(yùn)用專家規(guī)則，對(duì)集成LR模型和SDN

4、N模型的輸出進(jìn)行協(xié)調(diào)，最終獲得焦?fàn)t火道溫度的軟測(cè)量值。(3)基于信息融合的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程工況判斷焦?fàn)t加熱過(guò)程中，工況的復(fù)雜性增加了火道溫度控制的難度。本文在分析焦?fàn)t生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)操作對(duì)焦?fàn)t耗熱量的影響，對(duì)焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程的工況進(jìn)行了劃分。提出了基于多信息的二次融合方法，根據(jù)炭化室對(duì)應(yīng)的上升管的荒煤氣溫度識(shí)別焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程的實(shí)時(shí)工況。首先在采用趨勢(shì)分析的方法判斷每個(gè)上升的荒煤氣溫度數(shù)據(jù)的一致性和有效性，在進(jìn)行單個(gè)炭化室的工況判斷的基礎(chǔ)上，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對(duì)各個(gè)炭化室的判斷結(jié)果進(jìn)行信息融合，得出焦?fàn)t加

5、熱燃燒過(guò)程的實(shí)時(shí)工況。通過(guò)工況判斷，使每種工況下的控制問(wèn)題變得相對(duì)簡(jiǎn)單，并且為解決慢過(guò)程中的數(shù)據(jù)分析提供了新的方法。(4)火道溫度過(guò)程智能優(yōu)化控制通過(guò)建立切換控制策略，對(duì)于不同的工況選擇相應(yīng)的控制器，降低了焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程優(yōu)化控制的復(fù)雜性，并采用軟切換策略實(shí)現(xiàn)不同工況下溫度優(yōu)化控制器的切換。對(duì)對(duì)每種工況下火道溫度的優(yōu)化控制問(wèn)題，將控制系統(tǒng)分為內(nèi)外環(huán)：外環(huán)為溫度優(yōu)化控制部分，通過(guò)分析焦?fàn)t的綜合生產(chǎn)指標(biāo)，建立基于模糊遺傳協(xié)同進(jìn)化優(yōu)化控制模型，同時(shí)，根據(jù)焦?fàn)t內(nèi)氣流方向和工藝機(jī)理，建立了吸力的控制模型，通過(guò)調(diào)節(jié)煤氣流量和煙道吸

6、力保證火道溫度穩(wěn)定在目標(biāo)值附近：內(nèi)環(huán)為壓力控制部分，采用智能控制方法，設(shè)計(jì)閥門(mén)控制器，保證現(xiàn)場(chǎng)的煤氣流量與煙道吸力穩(wěn)定且跟隨設(shè)定值。(5)智能優(yōu)化控制系統(tǒng)從控制實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)的采集和獲取、系統(tǒng)的可調(diào)試性和安全性考慮，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的整體框架，采用OPC通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件和基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的通信，進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理、過(guò)程狀態(tài)可視化監(jiān)控、火道溫度檢測(cè)與優(yōu)化控制、系統(tǒng)安全與管理模塊等功能模塊的設(shè)計(jì)，并且實(shí)現(xiàn)了火道溫度軟測(cè)量模型、工況判斷以及智能優(yōu)化控制等智能集成優(yōu)化控制策略。通過(guò)應(yīng)用焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程溫度優(yōu)化控制系統(tǒng)，有效抑制了

7、火道溫度的波動(dòng)，提高了焦炭產(chǎn)量、節(jié)約了能源，并且降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)也為復(fù)雜工業(yè)過(guò)程優(yōu)化控制提供了一種實(shí)用的、值得借鑒的工業(yè)化實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程，火道溫度，軟測(cè)量模型，工況判斷，模糊控制，協(xié)同進(jìn)化，智能集成控制AbstractCokeisthemainrawmaterialinmetallurgyindustry,andiswidelyusedinblastfurnaceironmaking，castingandmetalrefining．Thecombustion

8、processisallimportantpartincokingprocessandthefluetemperaturehasdirectimpactsonthecokequalityandresourceconsumption．Ascombustionprocesshascharacteristicssuchasstrongn