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文檔簡介
1、基于模糊理論的焦爐集氣管壓力控制基于模糊理論的焦爐集氣管壓力控制一、緒論一、緒論目前煉焦生產(chǎn)過程中的關鍵且常用的裝置是焦爐,焦爐的生產(chǎn)任務是將來自配煤系統(tǒng)符合煉焦的煤隔絕空氣加熱干餾制得焦炭和煤氣。由于冶金工業(yè)的快速發(fā)展,焦爐煉焦也發(fā)展迅速,我國己成為世界煉焦大國,新焦爐不斷涌現(xiàn),因此對焦爐控制技術的研究意義較大。焦爐集氣管壓力控制是焦爐控制中的難點之一,因此在這里我們主要采用人工智能技術之一的模糊控制技術對集氣管壓力控制進行了嘗試,焦
2、爐集氣系統(tǒng)是焦爐系統(tǒng)的重要組成部分,它負責收集焦爐生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的焦爐煤氣,對其進行氣液分離、冷卻、洗滌等凈化操作,提供給用戶。集氣管壓力是焦爐操作的重要參數(shù)之一,一般應保持在80120Pa。在生產(chǎn)過程中,它受多種因素的影響會不斷波動,若壓力過低會導致炭化室負壓,使大量空氣從爐門等不嚴密處進入炭化室,與焦炭接觸燃燒造成損失,影響焦爐壽命:若壓力過高,會導致上升管煤氣放散,造成環(huán)境污染及能源浪費,因此,穩(wěn)定集氣管壓力十分重要。由于焦爐集氣
3、管壓力具有多變量、強偶合的特點,也是焦爐控制中的難點,目前尚無很好的辦法達到滿意的控制效果。本文介紹了一種在常規(guī)模糊控制算法的基礎上增加了擾動量作為模糊控制器的一個輸入,取得了較好的效果。二、焦爐控制的目的和特點焦爐控制的目的主要是按工藝要求,控制加熱過程,保證爐內(nèi)燃料完全燃燒,降低能源消耗,盡可能提高熱效率。焦爐是個大熱容對象,溫度滯后非常大,控制難度大。主要控制內(nèi)容有:火道溫度的檢測和控制(既焦爐加熱控制)、結焦終了時間的判定、煙道
4、吸力的控制、集氣管壓力的優(yōu)化控制等。焦爐控制的特點:(1)焦爐的生產(chǎn)過程伴隨著物理化學反應及物質(zhì)和能量的轉換與傳遞,是一個復雜的具有分布參數(shù)的工業(yè)大系統(tǒng)。系統(tǒng)本身存在的大慣性、純滯后、慢時變等不確定性和非線性因素決定了它的控制難度。(2)焦爐工藝過程是一個連續(xù)生產(chǎn)過程,強調(diào)生產(chǎn)過程的實時性、整體性。焦爐內(nèi)復雜的物質(zhì)能量關系導致加熱生產(chǎn)各工藝參數(shù)以及不同工藝環(huán)節(jié)之間復雜的禍合與制約。(3)焦爐生產(chǎn)過程存在高溫、易燃、易爆、有毒物質(zhì)等危及生
5、產(chǎn)設備和人身安全的因素,生產(chǎn)的安全性十分重要。三、焦爐控制研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢近年來,國內(nèi)外在焦爐控制的研究與應用方面有不少成果,例如世界各國使用的焦爐加熱控制系統(tǒng)的種類很多,如美鋼聯(lián)的CBC系統(tǒng),伯利恒公司雀點廠的焦爐加熱控制系統(tǒng),法國索爾莫鋼鐵廠的CRAPO系統(tǒng)。法國于齊諾爾公司敦刻爾廠的COBAFT系統(tǒng),北芬蘭勞塔魯基鋼鐵公司拉赫廠的CPMS系統(tǒng),德國斯蒂爾奧托公司的ABC系統(tǒng),日本鋼管公司的CCCS系統(tǒng),新日鐵公司的ACC系統(tǒng),
6、川崎鋼Marndani共同提出了自學習概念,使系統(tǒng)性能大為改善。如今,模糊控制技術己經(jīng)應用到了相當廣泛的領域中,例如,家用電器設備己成為主攻市場,諸如智能洗衣機、微波爐、空調(diào)機、照相機和攝錄機等。在工業(yè)閉環(huán)控制系統(tǒng)中有水凈化處理、發(fā)醉控制、化學反應釜等。在專用系統(tǒng)和其他方面的應用有地鐵控制、電梯、自動扶梯、蒸汽引擎、聲控直升機以及機器人等。傳統(tǒng)的邏輯關系為非“0”則“i“,而模糊邏輯則把絕對的“0“、“1”關系進一步延伸,在01之間的區(qū)
7、間內(nèi),稱為隸屬度1221。模糊控制通常以人的經(jīng)驗或專家系統(tǒng)為基礎進行推理,其一般模式為:ifxislowyishighthenz=medium.等12312.模糊控制的特點自從1965年美國加利福尼亞大學的Zadeh教授創(chuàng)建模糊集合理論和1974年英國的E.H.Mamdani成功地將模糊控制應用于鍋爐和蒸汽機控制以來,模糊控制得以廣泛發(fā)展并在現(xiàn)實中得以成功應用,其根源在于模糊邏輯本身提供了由專家構造語言信息并將其轉化為控制策略的一種系統(tǒng)
8、的推理方法,因而能夠解決許多復雜而無法建立精確的數(shù)學模型系統(tǒng)的控制問題,是處理推理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中不精確和不確定性的一種有效方法1241模糊控制理論誕生后,由于它具有明顯的優(yōu)點,主要反映在對復雜的、機理不明的控制系統(tǒng),它模仿和升華了人的控制經(jīng)驗與策略,因此與經(jīng)典的控制方法比較更有工程意義。它具有以下特點:(1)模糊控制器不依賴于被控對象的精確數(shù)學模型,易于對不確定性系統(tǒng)進行控制。(2)模糊控制器是易于控制,易于掌握的較理想的非線性控制器
9、,是一種語言控制器。(3)模糊控制器抗干擾能力強,響應速度快,并對系統(tǒng)參數(shù)的變化有較強的魯棒性。當然模糊控制器也存在計算復雜、控制粗糙等問題,為此某些文章提出了一些與其他方法結合的方案,如文獻[2習提出基于遺傳算法的控制規(guī)則利用模糊邏輯調(diào)整PID參數(shù)的控制思路(RealizationofFuzzyControlerwithParametersPIDSelftuningbyCombinationofSoftwareHardware2nd[
10、261)等。3.模糊控制的基本思想在人們的生產(chǎn)、生活過程中憑借人們的生活實踐經(jīng)驗,可以采用手動控制方式來達到某一對象運動狀態(tài)的目的,比如在夏天屋內(nèi)溫度很高則空調(diào)全開,屋內(nèi)溫度較高則空調(diào)大開,溫度適中則空調(diào)開度適中,溫度較低則空調(diào)小開,溫度很低則空調(diào)全關。在這些控制過程中,我們的感覺和控制量都是用語言來描述的,而這一系列的條件語句,我們也常稱之為語言控制規(guī)則。在這些語言控制規(guī)則中,一些詞語如:“很高”、“較高”、“適中”、“較低”、,氏”
11、等概念都具有一定的模糊性。模糊控制方法模仿人的思維方式和人的控制經(jīng)驗,用電腦來代替人腦實施有效的控制措施[271。傳統(tǒng)的控制理論依賴于被控系統(tǒng)的數(shù)學模型,而模糊控制則是依賴于被控系統(tǒng)的物理特性。物理特性的提取要靠人的直覺和經(jīng)驗,這些物理特性在人腦中是用自然語言來抽象成一系列的概念和規(guī)則的,自然語言的重要特點是具有模糊性。人可以根據(jù)不精確信息來進行推理而得到有意義的結果。為了用機器來模仿人的這種過程,Zadeh提出了模糊集合論這種數(shù)學工具
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