燒透點(diǎn)遞階智能控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、進(jìn)入二十一世紀(jì)后，我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量由1.2億噸上升到3億多噸，其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位尤為凸顯，集約化經(jīng)營(yíng)思想和社會(huì)環(huán)保意識(shí)迫使我國(guó)鋼鐵企業(yè)必須提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低能耗和延長(zhǎng)設(shè)備生命周期。由此可見(jiàn)，提高燒結(jié)工業(yè)自動(dòng)化水平，研發(fā)具有自主知識(shí)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(guò)程是一個(gè)工藝流程長(zhǎng)、影響因數(shù)多、激勵(lì)復(fù)雜的動(dòng)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(wèn)題。近年來(lái)，以專家系統(tǒng)、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的

2、人工智能技術(shù)被引入燒結(jié)領(lǐng)域，為燒結(jié)計(jì)算機(jī)控制提供了一條有效的途徑。 燒透點(diǎn)控制是燒結(jié)冶鐵過(guò)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(guò)程，但由于其存在著大滯后性、時(shí)變性和耦合性，一直需要看火工去人工觀察和控制，嚴(yán)重制約了整個(gè)燒結(jié)過(guò)程的自動(dòng)化水平。本人在經(jīng)過(guò)十六年研究燒結(jié)機(jī)理和燒結(jié)機(jī)、泥輥、帶冷機(jī)、抽風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)等大型設(shè)備聯(lián)調(diào)的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用燒結(jié)理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、系統(tǒng)工程和人工智能技術(shù)等

3、多學(xué)科知識(shí)，在此提出和建立了燒透點(diǎn)遞階智能控制系統(tǒng)及其相關(guān)的方法和技術(shù)。 1．針對(duì)燒透點(diǎn)過(guò)程信息、工藝流程和操作調(diào)度的層次性，提出燒透點(diǎn)遞階智能控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分全局優(yōu)化級(jí)、局部?jī)?yōu)化級(jí)和現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)。 2．針對(duì)多傳感器獲取的不確定、非平穩(wěn)和低噪比的信號(hào)，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(jìn)行數(shù)據(jù)加工處理和集成，使之有機(jī)地綜合起來(lái)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同構(gòu)劃出被控對(duì)象的本質(zhì)特征。 3．針對(duì)模糊控制

4、與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合的特點(diǎn)，從理論上和方法上分析和比較了正向和逆向網(wǎng)絡(luò)、反饋和復(fù)合控制、分析預(yù)測(cè)和在線控制的集成技術(shù)。對(duì)燒透點(diǎn)大滯后的工藝過(guò)程，采用自適應(yīng)模式聚類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)燒結(jié)機(jī)機(jī)頭參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)尾燒透點(diǎn)位置的預(yù)測(cè)，并將該預(yù)測(cè)值動(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)燒結(jié)機(jī)速度的調(diào)節(jié)，穩(wěn)定燒透點(diǎn)位置，從而有效地解決了燒透點(diǎn)大滯后性的難題。 4．針對(duì)燒透點(diǎn)預(yù)測(cè)和控制的多變量耦合性特點(diǎn)，提出用主成分制原理對(duì)多變量

5、多樣本的樣本集進(jìn)行正交化處理的思想，使主成分在系統(tǒng)的預(yù)測(cè)和控制中發(fā)揮主導(dǎo)作用。選擇燒結(jié)機(jī)速度為主控量，層厚及風(fēng)箱溫度壓力為輔控量，建立燒結(jié)機(jī)速度調(diào)節(jié)的主模糊控制器，實(shí)現(xiàn)燒透點(diǎn)位置的有效、快速調(diào)節(jié)。 5．針對(duì)燒透點(diǎn)預(yù)測(cè)和控制中狀態(tài)參量時(shí)變性和多模態(tài)性等特點(diǎn)，建立燒透點(diǎn)過(guò)程參量的輔助推理機(jī)制。該推理機(jī)制是用模糊診斷和反向推理方法去實(shí)現(xiàn)整體目標(biāo)，用前向推理方法預(yù)測(cè)異常情況和給出控制決策。這些方法和控制功能可以增強(qiáng)人們修正和控制燒透點(diǎn)位

6、置的能力，以及限制人為因素的影響和提高整個(gè)燒結(jié)控制水平。對(duì)一些有因果關(guān)系但很難定量表述的過(guò)程參量去定性描述或轉(zhuǎn)化為相應(yīng)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(dòng)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(diǎn)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(kù)，系統(tǒng)采用多線程工作模式，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練為一個(gè)線程，數(shù)據(jù)庫(kù)及相應(yīng)調(diào)用為一個(gè)線程，系統(tǒng)運(yùn)算和界面各為一個(gè)線程。由此開(kāi)