燒透點遞階智能控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、進入二十一世紀后，我國鋼鐵產(chǎn)量由1.2億噸上升到3億多噸，其在國民經(jīng)濟中的地位尤為凸顯，集約化經(jīng)營思想和社會環(huán)保意識迫使我國鋼鐵企業(yè)必須提高勞動生產(chǎn)率、降低能耗和延長設備生命周期。由此可見，提高燒結(jié)工業(yè)自動化水平，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的燒結(jié)遞階智能控制系統(tǒng)具有十分重要的意義。 燒結(jié)過程是一個工藝流程長、影響因數(shù)多、激勵復雜的動態(tài)系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)的控制理論和方法難以解決全局控制問題。近年來，以專家系統(tǒng)、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡為代表的

2、人工智能技術被引入燒結(jié)領域，為燒結(jié)計算機控制提供了一條有效的途徑。 燒透點控制是燒結(jié)冶鐵過程中非常重要的環(huán)節(jié)，它完成從固態(tài)、熔融態(tài)和氣態(tài)的傳質(zhì)和控制水碳及成分的主要過程，但由于其存在著大滯后性、時變性和耦合性，一直需要看火工去人工觀察和控制，嚴重制約了整個燒結(jié)過程的自動化水平。本人在經(jīng)過十六年研究燒結(jié)機理和燒結(jié)機、泥輥、帶冷機、抽風機和鼓風機等大型設備聯(lián)調(diào)的基礎上，綜合運用燒結(jié)理論、計算機技術、控制技術、系統(tǒng)工程和人工智能技術等

3、多學科知識，在此提出和建立了燒透點遞階智能控制系統(tǒng)及其相關的方法和技術。 1．針對燒透點過程信息、工藝流程和操作調(diào)度的層次性，提出燒透點遞階智能控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分全局優(yōu)化級、局部優(yōu)化級和現(xiàn)場控制級。 2．針對多傳感器獲取的不確定、非平穩(wěn)和低噪比的信號，如溫度、壓力、流量、電量、位移和速度等，采用數(shù)據(jù)融合的方法進行數(shù)據(jù)加工處理和集成，使之有機地綜合起來，取長補短，共同構(gòu)劃出被控對象的本質(zhì)特征。 3．針對模糊控制

4、與神經(jīng)網(wǎng)絡融合的特點，從理論上和方法上分析和比較了正向和逆向網(wǎng)絡、反饋和復合控制、分析預測和在線控制的集成技術。對燒透點大滯后的工藝過程，采用自適應模式聚類神經(jīng)網(wǎng)絡，通過燒結(jié)機機頭參數(shù)實現(xiàn)對機尾燒透點位置的預測，并將該預測值動態(tài)修正模糊控制器隸屬函數(shù)的入值，以改變模糊控制器的輸出，實現(xiàn)對燒結(jié)機速度的調(diào)節(jié)，穩(wěn)定燒透點位置，從而有效地解決了燒透點大滯后性的難題。 4．針對燒透點預測和控制的多變量耦合性特點，提出用主成分制原理對多變量

5、多樣本的樣本集進行正交化處理的思想，使主成分在系統(tǒng)的預測和控制中發(fā)揮主導作用。選擇燒結(jié)機速度為主控量，層厚及風箱溫度壓力為輔控量，建立燒結(jié)機速度調(diào)節(jié)的主模糊控制器，實現(xiàn)燒透點位置的有效、快速調(diào)節(jié)。 5．針對燒透點預測和控制中狀態(tài)參量時變性和多模態(tài)性等特點，建立燒透點過程參量的輔助推理機制。該推理機制是用模糊診斷和反向推理方法去實現(xiàn)整體目標，用前向推理方法預測異常情況和給出控制決策。這些方法和控制功能可以增強人們修正和控制燒透點位

6、置的能力，以及限制人為因素的影響和提高整個燒結(jié)控制水平。對一些有因果關系但很難定量表述的過程參量去定性描述或轉(zhuǎn)化為相應的模糊推理系統(tǒng)，尤其在系統(tǒng)出現(xiàn)堆切換等原料波動較大或外部干擾較大的環(huán)境下，能快速地診斷并給出調(diào)整措施，保證燒透點主回路的有效調(diào)節(jié)。 6．用VC++作為系統(tǒng)程序，以SQL server2000作為數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)采用多線程工作模式，即神經(jīng)網(wǎng)絡訓練為一個線程，數(shù)據(jù)庫及相應調(diào)用為一個線程，系統(tǒng)運算和界面各為一個線程。由此開