基于非線性多模型預(yù)測方法的集氣管壓力控制研究.pdf

1、焦炭是冶金工業(yè)煉鐵的主要原料，煉焦生產(chǎn)過程中同時伴隨產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品荒煤氣。集氣過程回收利用副產(chǎn)煤氣，不僅節(jié)約能源，而且降低環(huán)境污染，是鋼鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。集氣管壓力穩(wěn)定與否，影響到煤氣質(zhì)量、設(shè)備壽命以及生產(chǎn)環(huán)境。研究多焦?fàn)t集氣過程控制對鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)有著重要的意義。
　　多焦?fàn)t集氣過程是一個高度復(fù)雜的工業(yè)過程，具有多變量強耦合、不對稱、非線性、時變等控制難點，用常規(guī)控制方法難以達(dá)到有效控制。本文在綜合考慮焦?fàn)t集氣管壓力系統(tǒng)的物理、

2、工藝特點的基礎(chǔ)上，主要研究了集氣管壓力的機理建模方法及非線性多模型預(yù)測控制算法在其控制上的應(yīng)用。
　　首先，針對集氣管系統(tǒng)擾動變化劇烈、非線性等特點，在分析焦?fàn)t集氣管壓力系統(tǒng)物理特性及工藝特點后，建立集氣管壓力的機理模型，通過現(xiàn)場調(diào)研將工況分為三個典型工況，再將系統(tǒng)在三個不同工況的穩(wěn)定工作點把得到的非線性模型線性化，構(gòu)成多個模型，用此逼近集氣管壓力的非線性過程。
　　其次，在已經(jīng)展開的不同工況穩(wěn)定工作點模型的基礎(chǔ)上，針對多個

3、模型采用基于狀態(tài)空間模型的廣義預(yù)測控制方法對進(jìn)行廣義預(yù)測控制器的設(shè)計，并應(yīng)用重構(gòu)步限矩陣的方法作為切換策略，實現(xiàn)了多模型之間的切換。
　　最后，利用MATLAB軟件，建立了焦?fàn)t集氣管壓力系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)的仿真模型，對所研究的多模型預(yù)測控制進(jìn)行仿真，并與單模型預(yù)測控制進(jìn)行對比分析，分析結(jié)果表明多模型預(yù)測控制較單模型預(yù)測控制平穩(wěn)且波動較小;在加入階躍擾動后的對比曲線表明了多模型預(yù)測控制較單模型預(yù)測控制有抗擾性，系統(tǒng)在短時間內(nèi)可調(diào)整回目