高炉冶炼过程的动作响应问题

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1、维普资讯http://www.cqvip.comVoLl8No．3安徽工业大学学报第18卷第3期July2001J．of?mhuiUniversityofTechnology2001年7月文章编号：1000—2170(2001)03—0209—04高炉冶炼过程的动作响应问题李家新，周莉英，糜克勤(安徽工业大学冶金工程系，安徽马鞍山243002)摘要：根据炼铁高炉具有明显的热量和化学滞后性的特点，指出用动态模型和动力学模型研究高炉的动作响应问题有一定的缺陷和困难；而用时间序列分析法可以简便地决定动作的响

2、应特性，并可为各种高炉预报控制模型选择恰当的动作参数和该参数的取值时间．以提高模型的命中率。文中列举了一些动态响应以及预报生铁舍硅量的实例。关键词：时序分析；动作响应；动作参数中舶分类号：TF64531文献标识码：AInvestigationonactionresponsetoablastfurnaceLIJia—xin，ZHOU1Li—ring，MIKe—qtn(MetallurgicalEngineeringDepartmentAnhuiUniversityofTechnology，Maansha

3、n243002，China)Abstraet：Inaceord&ueewiththecharacteristicofheatandchemicaldelay，therealesomedifficultiesandshort-comingswhilethedynamicsOrkineticsmodelisusedtoresearchontheactionresponseinablastfurnace(B．F)．Itisveryeasytodeterminetheresponseofanactionado

4、ptedinB．F，ifthetimeseriesdataareused，therefore，suitableparametersanddelaytimecanbeselectedforsomepredictingmodeltoincreasethepercentageofhitsintargetvalue．Someexamplesaleshown．Keywords：timeseriesdata；actionresponse；actionparameters引言炼铁高炉是一个庞大的连续生产的立式逆流高

5、温密闭反应器。它本身拥有的巨大热容量和在气固液相向流动时，于不同部位发生的各种物理化学反应，使得高炉对动作(即操作参数)的阶跃和干扰(即原燃料性质、成分的波动)具有明显的热量滞后性和化学滞后性。所以从控制论角度看，高炉是～个惯性系统。虽然高炉操作人员依靠自己的经验积累，掌握了许多有关参数(动作)变动时的滞后量的知识，使高炉过程基本上能按操作者的意愿发展，但这种知识是有限的，更不能直接应用于计算机的预报控制模型中。掌握这种滞后性和相应的响应规律，并以数字化的方法表达多种滞后特性，是实现高炉冶炼过程计算机

6、预报和控制的前提，并将促进一般高炉的技术改造。1一般的动态响应模式当高炉从一个稳定态转到另一个稳定态操作时，或因干扰使操作状态发生变化而需要采取一定动作使之回到原来状态时，都要经过较长的过渡状态，(1)式是一个一阶响应函数，它所代表的响应过程如图1。y=Kx—r+(1)式中：一阶跃；—滞后时间；卜时问常数；卜一最终效应：—增益；y()时间为f的响应。可见发出一阶跃后，要经历一个时间滞后才能出现响应，并在(4—5)T的时间后达到稳定态。这样从变动一个操作参数到获收稿日期：2001．04—10作者简介：李

7、家新(1957一)，男，安徽六安人，安徽工业走学冶金工程系剐教授。维普资讯http://www.cqvip.com2l0安徽工业大学学报2001年得期望的响应效果所要的时间为D+(4～5)2高炉的实际响应过程许多实验观测表明，由于某些参数阶跃后常伴随有物理化学反应，而使高炉处于高阶响应过程，相应的响应函数将是相当复杂的，其中简单的二阶响应函数就与自然频率(‰／(1／s))和阻尼比(f)的大小密切相关。例如当高炉鼓风湿度大幅度变化时的响应过程就与图2中f：0．3—06的欠阻尼过程相似：鼓风湿度提高时．炉

8、温最初由于水分的分解而降低，待分解出的Hz参加图1一阶响应过程还原节省了热量以后又使炉温上升，最后稳定在比湿度阶跃前为低的水平上只有当阻尼比≥1．0时，其响应曲线才与一阶的相似。这就从控制论的角度告诉人们．高炉冶炼过程中参数的大幅度阶跃是禁止的，必丑须减少对高炉的显著干扰和采取细微的调整动作，争取响应以近似一阶的形式发展40即使是一阶响应过程，由于冶炼周期与炉容的差异，使得相同参数的单位阶跃在不同高炉内所产生的过渡行为(郎响应过程)的D，值不尽相同，甚至