基于模糊理論的焦?fàn)t集氣管壓力控制

1、基于模糊理論的焦?fàn)t集氣管壓力控制基于模糊理論的焦?fàn)t集氣管壓力控制一、緒論一、緒論目前煉焦生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵且常用的裝置是焦?fàn)t，焦?fàn)t的生產(chǎn)任務(wù)是將來(lái)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?fàn)t煉焦也發(fā)展迅速，我國(guó)己成為世界煉焦大國(guó)，新焦?fàn)t不斷涌現(xiàn)，因此對(duì)焦?fàn)t控制技術(shù)的研究意義較大。焦?fàn)t集氣管壓力控制是焦?fàn)t控制中的難點(diǎn)之一，因此在這里我們主要采用人工智能技術(shù)之一的模糊控制技術(shù)對(duì)集氣管壓力控制進(jìn)行了嘗試，焦

2、爐集氣系統(tǒng)是焦?fàn)t系統(tǒng)的重要組成部分，它負(fù)責(zé)收集焦?fàn)t生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣，對(duì)其進(jìn)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?fàn)t操作的重要參數(shù)之一，一般應(yīng)保持在80120Pa。在生產(chǎn)過(guò)程中，它受多種因素的影響會(huì)不斷波動(dòng)，若壓力過(guò)低會(huì)導(dǎo)致炭化室負(fù)壓，使大量空氣從爐門等不嚴(yán)密處進(jìn)入炭化室，與焦炭接觸燃燒造成損失，影響焦?fàn)t壽命:若壓力過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致上升管煤氣放散，造成環(huán)境污染及能源浪費(fèi)，因此，穩(wěn)定集氣管壓力十分重要。由于焦?fàn)t集氣

3、管壓力具有多變量、強(qiáng)偶合的特點(diǎn)，也是焦?fàn)t控制中的難點(diǎn)，目前尚無(wú)很好的辦法達(dá)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(chǔ)上增加了擾動(dòng)量作為模糊控制器的一個(gè)輸入，取得了較好的效果。二、焦?fàn)t控制的目的和特點(diǎn)焦?fàn)t控制的目的主要是按工藝要求，控制加熱過(guò)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?fàn)t是個(gè)大熱容對(duì)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(cè)和控制(既焦?fàn)t加熱控制)、結(jié)焦終了時(shí)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?fàn)t控制的特點(diǎn)：(1)焦?fàn)t的生產(chǎn)過(guò)程伴隨著物理化學(xué)反應(yīng)及物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)換與傳遞，是一個(gè)復(fù)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(shí)變等不確定性和非線性因素決定了它的控制難度。(2)焦?fàn)t工藝過(guò)程是一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程，強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)性、整體性。焦?fàn)t內(nèi)復(fù)雜的物質(zhì)能量關(guān)系導(dǎo)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(fù)雜的禍合與制約。(3)焦?fàn)t生產(chǎn)過(guò)程存在高溫、易燃、易爆、有毒物質(zhì)等危及生

5、產(chǎn)設(shè)備和人身安全的因素，生產(chǎn)的安全性十分重要。三、焦?fàn)t控制研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在焦?fàn)t控制的研究與應(yīng)用方面有不少成果，例如世界各國(guó)使用的焦?fàn)t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(diǎn)廠的焦?fàn)t加熱控制系統(tǒng)，法國(guó)索爾莫鋼鐵廠的CRAPO系統(tǒng)。法國(guó)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(guó)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(xué)習(xí)概念，使系統(tǒng)性能大為改善。如今，模糊控制技術(shù)己經(jīng)應(yīng)用到了相當(dāng)廣泛的領(lǐng)域中，例如，家用電器設(shè)備己成為主攻市場(chǎng)，諸如智能洗衣機(jī)、微波爐、空調(diào)機(jī)、照相機(jī)和攝錄機(jī)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(xué)反應(yīng)釜等。在專用系統(tǒng)和其他方面的應(yīng)用有地鐵控制、電梯、自動(dòng)扶梯、蒸汽引擎、聲控直升機(jī)以及機(jī)器人等。傳統(tǒng)的邏輯關(guān)系為非“0”則“i“，而模糊邏輯則把絕對(duì)的“0“、“1”關(guān)系進(jìn)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(yàn)或?qū)＜蚁到y(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行推理，其一般模式為:ifxislowyishighthenz=medium.等12312.模糊控制的特點(diǎn)自從1965年美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的Zadeh教授創(chuàng)建模糊集合理論和1974年英國(guó)的E.H.Mamdani成功地將模糊控制應(yīng)用于鍋爐和蒸汽機(jī)控制以來(lái)，模糊控制得以廣泛發(fā)展并在現(xiàn)實(shí)中得以成功應(yīng)用，其根源在于模糊邏輯本身提供了由專家構(gòu)造語(yǔ)言信息并將其轉(zhuǎn)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(fù)雜而無(wú)法建立精確的數(shù)學(xué)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(diǎn)，主要反映在對(duì)復(fù)雜的、機(jī)理不明的控制系統(tǒng)，它模仿和升華了人的控制經(jīng)驗(yàn)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(diǎn):(1)模糊控制器不依賴于被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，易于對(duì)不確定性系統(tǒng)進(jìn)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(yǔ)言控制器。(3)模糊控制器抗干擾能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，并對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的變化有較強(qiáng)的魯棒性。當(dāng)然模糊控制器也存在計(jì)算復(fù)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(jié)合的方案，如文獻(xiàn)[2習(xí)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(guò)程中憑借人們的生活實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可以采用手動(dòng)控制方式來(lái)達(dá)到某一對(duì)象運(yùn)動(dòng)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(guān)。在這些控制過(guò)程中，我們的感覺和控制量都是用語(yǔ)言來(lái)描述的，而這一系列的條件語(yǔ)句，我們也常稱之為語(yǔ)言控制規(guī)則。在這些語(yǔ)言控制規(guī)則中，一些詞語(yǔ)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(yàn)，用電腦來(lái)代替人腦實(shí)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(xué)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(yàn)，這些物理特性在人腦中是用自然語(yǔ)言來(lái)抽象成一系列的概念和規(guī)則的，自然語(yǔ)言的重要特點(diǎn)是具有模糊性。人可以根據(jù)不精確信息來(lái)進(jìn)行推理而得到有意義的結(jié)果。為了用機(jī)器來(lái)模仿人的這種過(guò)程，Zadeh提出了模糊集合論這種數(shù)學(xué)工具