燒結(jié)終點(diǎn)位置專家控制

1、燒結(jié)終點(diǎn)位置專家控制1)燒結(jié)終點(diǎn)位置專家控制策略在燒結(jié)工藝中，燒結(jié)終點(diǎn)(Burning Though Point, BTP)是反映燒結(jié)熱狀態(tài)的重要 參數(shù)，是判斷燒結(jié)過程正常與否的標(biāo)志之一，與燒結(jié)過程熱能利用率密切相關(guān)。燒結(jié)終點(diǎn) 包括燒結(jié)終點(diǎn)位置與燒結(jié)終點(diǎn)溫度，其中，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)終點(diǎn)位置的自動控制對保證整個燒結(jié) 生產(chǎn)的順利進(jìn)行，增強(qiáng)燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量，提高燒結(jié)過程熱能利用率有著重要指導(dǎo)意義。 而目前的燒結(jié)BTP位置自動控制一般都是通過曲線擬合的方法，得到燒結(jié)廢氣溫度上升點(diǎn) (Burn Rising Point, BRP),來預(yù)測BTP的位置，繼而調(diào)節(jié)燒結(jié)機(jī)速度，從而達(dá)到穩(wěn)定 BTP的目的。實(shí)際生產(chǎn)表

2、明，由于BTP的控制存在很多的干擾因素，僅僅依據(jù)BRP來調(diào)節(jié) 操作參數(shù)，穩(wěn)定BTP是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，存在諸多不足：BTP溫度低，那么燒結(jié)礦整體溫度偏 低，導(dǎo)致燒結(jié)礦強(qiáng)度不夠；機(jī)速過快或過慢，將導(dǎo)致混合料倉料位過低或過高，不利于燒 結(jié)過程的穩(wěn)順運(yùn)行。因此，除了 BRP的影響外，還必須充分考慮其他工況(混合料倉料位、 風(fēng)箱負(fù)壓、料層厚度、配重)的影響，設(shè)計出基于多工況識別的BTP控制，提高燒結(jié)過程 的抗干擾性。為了有效提高燒結(jié)過程的抗干擾性，保證燒結(jié)過程的穩(wěn)順運(yùn)行，本課題以穩(wěn)定燒結(jié)終 點(diǎn)位置為目標(biāo)，采用一種基于工況識別的燒結(jié)終點(diǎn)參數(shù)自整定專家控制方法，通過工況識 別，實(shí)時修改專家控制器的控制周期、控制

3、步長等參數(shù)，并可以根據(jù)不同的配重，靈活處 理燒結(jié)機(jī)速度的上下限，有效降低了操作工人的工作量，提高了整個燒結(jié)車間的工作效益?；诠r識別的燒結(jié)終點(diǎn)專家控制框圖如圖1所示，由工況識別、專家控制器和參數(shù) 自整定模塊組成。經(jīng)過識別的各種工況通過經(jīng)驗(yàn)組合得到的專家規(guī)則不僅用于調(diào)整控制參 數(shù)，還指導(dǎo)專家控制器的輸出。該控制方法包括以下步驟：步驟1：數(shù)據(jù)采集和模糊化步 驟：采集和計算混合料倉料位及其變化率、燒結(jié)終點(diǎn)位置的偏差、燒結(jié)終點(diǎn)溫度、 17#19#風(fēng)箱溫度平均值的變化率以及燒結(jié)廢氣溫度上升點(diǎn)位置6個過程變量并進(jìn)行模糊 化處理：步驟2：模糊診斷步驟：根據(jù)模糊化的6個過程變量，基于診斷規(guī)則得到當(dāng)前燒 結(jié)運(yùn)

4、行狀態(tài)處于何種工況；步驟3：在線控制步驟：根據(jù)模糊診斷步驟獲得的工況，基于 建立的專家規(guī)則，在線調(diào)整控制周期、控制步長和燒結(jié)機(jī)速度的上限值和下限值，實(shí)現(xiàn)燒 結(jié)終點(diǎn)的自動控制。工況識別混合料倉料位變化混合料倉料位溫度變化BTP溫度BTP位置BRP位 置模糊化模糊化料位變化率工況料位匚況模糊診斷BTP工況控制周期燒結(jié)機(jī)速度白調(diào)整模 塊參數(shù)自調(diào)整模塊控制步長臺車速度上下限專家控制燒結(jié)過程圖1燒結(jié)終點(diǎn)位置專家控制結(jié)構(gòu)框圖數(shù)據(jù)采集和模糊化由典型狀況的知識表示，通過實(shí)時采集混合料倉料位、燒結(jié)終點(diǎn)位置、燒結(jié)終點(diǎn)溫度、 17#七9#風(fēng)箱溫度等6個過程變量的檢測值，然后，通過設(shè)定的燒結(jié)終點(diǎn)位置（23號風(fēng)箱） 和

5、當(dāng)前時刻的燒結(jié)終點(diǎn)位置相減，得到燒結(jié)終點(diǎn)位置的偏差：并分別將當(dāng)前時刻和前一時 刻的混合料倉料位和17#19#風(fēng)箱溫度平均值相減，得到二者的變化率。將混合料倉料位 及其變化率、燒結(jié)終點(diǎn)位置的偏差、燒結(jié)終點(diǎn)溫度、17#19#風(fēng)箱溫度平均值的變化率以 及燒結(jié)廢氣溫度上升點(diǎn)位置6個過程變量作為模糊診斷的6個事實(shí)，各種工況和事實(shí)之間 的關(guān)系如圖2所示。工況BTP大滯后BTPBTP小滯后BTP正常BTP小提前BTP大提前混合料倉料位過低混 合料倉料位混合料倉料位低混合料倉料位適中混合料倉料位高混合料倉料位過高混合料倉 料位變化率負(fù)大混合料倉料位變化率混合料倉料位變化率負(fù)小混合料倉料位變化率為零混 合料倉料

6、位變化率正小混合料倉料位變化率正大圖2事實(shí)和工況關(guān)系圖事實(shí)BTP溫度BRP17#19#風(fēng)箱溫度變化率BTP位置混合料倉料位混合料倉料位變化率模糊診斷步驟模糊診斷是BTP控制的主體部分，主要是對獲取的知識進(jìn)行識別歸類，繼而判斷出當(dāng) 前的燒結(jié)典型狀況，指導(dǎo)專家控制器的操作。模糊診斷主要包括模糊預(yù)處理、模糊推理和 解模糊三個步驟。燒結(jié)過程中綜合狀況的信息一般以模糊命題的形式出現(xiàn)，如“BTP溫度正小”、“混 合料倉料位負(fù)大”、“BRP負(fù)小”等。用于描述綜合狀況的生產(chǎn)數(shù)據(jù)必須經(jīng)過模糊化后才 使用，模糊化所用的隸屬度函數(shù)采取三角一半梯形函數(shù)。該模糊診斷各過程變量采用的隸 屬度函數(shù)曲線如圖3所示，是三角函數(shù)

7、和半梯形函數(shù)的組合，中間是三角形函數(shù)，如（1） 所示，兩邊是半梯形函數(shù)，分別如式（2）和（3）所示。?1X1X2X3圖3隸屬度函數(shù)曲線X4X5X0, ?x?Xi?l?, ?Xi?Xi?l?(x)=?x?Xi?l, ?Xi?Xi?l?0,?x?Xi?lXi?l?x?Xi, i?2,3,4 (1)Xi?x?Xi?lx?Xi?l?0, ?x?X4?(x)=?, ?X5?X4?1, ?0, ?x?X2?(x)=?, ?X1?X2?1, x?X4X4?x?X5(2) x?X5x?X2Xl?x?X2(3) x?Xl 其中，P (x)表示 x屬于該模糊命題的隸屬度，即模糊命題成立的確信度。在沒有實(shí)現(xiàn)自動控制

8、之前，由于燒結(jié)過程中出現(xiàn)的典型現(xiàn)象都是依賴于熟練的操作工 人的經(jīng)驗(yàn)判斷的，在長期的燒結(jié)操作實(shí)踐積累大量切合實(shí)際的燒結(jié)狀況的知識，可以作為 專家知識庫的主要來源。除此之外，還要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)分析，結(jié)合相應(yīng)的燒結(jié)理論知識, 得出燒結(jié)終點(diǎn)典型狀況與反映典型狀況的事實(shí)之間的對應(yīng)關(guān)系如圖2所示，燒結(jié)終點(diǎn)的典 型工況15種，分別對應(yīng)燒結(jié)過程的6個事實(shí)。一種典型狀況可能對應(yīng)多個事實(shí)，每種事實(shí)中乂包含多個事實(shí)項(xiàng)，事實(shí)和典型狀況之 間必須建立合理的對應(yīng)關(guān)系，這里采用一種模糊診斷的策略。將燒結(jié)過程的典型工況 （Abnormal Condition,簡稱AC）及相關(guān)事實(shí)項(xiàng)（Fact,簡稱F）描述如下:(4)(5)(

9、6)AC?(AC1,AC2, ,ACn)FACi?fl,f2, ,fm fi?(Ni,?i)其中，式（4）表示15種典型工況，n=15；式（5）表示每個典型工況ACi與對應(yīng)的 28個事實(shí)項(xiàng)的關(guān)系,m =28o為了更形象描述典型工況和事實(shí)項(xiàng)之間的關(guān)系，引入式（6） , Ni表示第i個事實(shí)項(xiàng) 的名稱，？i表示對應(yīng)的權(quán)重。式（4）和式（5）合起來就可以表示出不同的典型工況對應(yīng) 的事實(shí)項(xiàng)序列。以“BTP大滯后”為例，該典型工況的事實(shí)項(xiàng)序列描述如下：FBTP 大滯后? 0. 1?, 0. 25?, 0. 1?, 0. 1?, ?BRP 負(fù)大，?BRP 負(fù)小,?BTP 位置變化率 負(fù)大，?BTP溫度負(fù),0

10、.3?, 0.大?17#19#平均溫度變化率負(fù)大,溫度變化率負(fù) 小,（7）其它典型工況的事實(shí)項(xiàng)序列對應(yīng)的權(quán)重如表1和表2所示表1 BTP工況對應(yīng)的事實(shí)項(xiàng)序列權(quán)重表事實(shí)工況1 2 3 4 5負(fù)大BTP位置的偏差負(fù)小零0 0.05 0. 1 0. 05 0正小0 00 0. 1 0. 05 續(xù)表 2事實(shí)工況1 2 3 4 5風(fēng)箱溫度平均值的變化率負(fù)大0. 25 0. 1 0 0 0負(fù)小0 1 0 25 0 1500 零0. 050.1 0.25 0.10. 05 正小 0 0 0, 150.25 0. 1正大0 0 00. 1 0. 25 負(fù)大0.2 0. 10 00負(fù)小0. 10. 15 0. 050 0 BRP 零0.05 0. 05 0. 10. 050. 05 正小 0 00.05 0.15 0.1正大0 000. 1 0. 2正大 0 0 000. 1 負(fù)0. 1 0. 1 0 00 BTP 溫度零 00