三角區(qū)間軟約束模型預(yù)測(cè)控制及其在水泥回轉(zhuǎn)窯中的應(yīng)用.pdf

1、水泥工業(yè)是目前我國(guó)市場(chǎng)重要的工業(yè)之一，其核心設(shè)備是水泥回轉(zhuǎn)窯，其性能直接關(guān)系到水泥產(chǎn)量與質(zhì)量。本課題以新型干法水泥回轉(zhuǎn)窯煅燒系統(tǒng)為研究對(duì)象，系統(tǒng)地研究了水泥回轉(zhuǎn)窯變量間的關(guān)系，結(jié)合工業(yè)過(guò)程的實(shí)際特點(diǎn)，針對(duì)現(xiàn)有模型預(yù)測(cè)控制算法的缺陷，從水泥回轉(zhuǎn)窯的工藝研究入手進(jìn)行機(jī)理分析，提出了基于三角區(qū)間軟約束的線(xiàn)型預(yù)測(cè)控制算法和基于三角軟約束的非線(xiàn)性預(yù)測(cè)控制算法。具體研究工作如下：
　　首先，研究預(yù)測(cè)控制算法的基本原理，將預(yù)測(cè)控制算法分為線(xiàn)性模

2、型預(yù)測(cè)控制算法和非線(xiàn)性模型預(yù)測(cè)控制算法，并分別對(duì)其常用方法進(jìn)行了研究和學(xué)習(xí)，通過(guò)對(duì)比分析選擇線(xiàn)性動(dòng)態(tài)矩陣控制與基于組合模型的非線(xiàn)性預(yù)測(cè)控制作為研究基礎(chǔ)。
　　其次，針對(duì)線(xiàn)性MPC算法，建立了一種基于三角區(qū)間軟約束的線(xiàn)型預(yù)測(cè)控制算法。從工業(yè)過(guò)程實(shí)際需要出發(fā)，根據(jù)所設(shè)置的容忍區(qū)間及理想目標(biāo)值確定三角區(qū)間，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)先將CV控制在三角區(qū)間中，再對(duì)CV進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化，逐步將CV控制到理想的目標(biāo)值。該算法也同時(shí)增加了系統(tǒng)的自由度，保證了魯棒性

3、。
　　然后，根據(jù)工業(yè)過(guò)程實(shí)際工作明顯的非線(xiàn)性特征和復(fù)雜的工作流程，設(shè)計(jì)出基于三角軟約束的非線(xiàn)性系統(tǒng)預(yù)測(cè)控制算法。在預(yù)測(cè)時(shí)域內(nèi)自定義CV的約束上下限，然后對(duì)自定義約束進(jìn)行軟化處理，構(gòu)成三角軟約束，將其加入到目標(biāo)函數(shù)中進(jìn)行優(yōu)化求解，讓預(yù)測(cè)輸出在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)趨向于設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的有效控制。
　　最后，研究了水泥回轉(zhuǎn)窯的工作機(jī)理，選擇合適的控制參數(shù)，利用實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行模型的辨識(shí)，構(gòu)造BP-ARX組合模型作為預(yù)測(cè)模型，設(shè)