水泥分解炉温可拓智能控制策略

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1、2014年第2期·21·第40卷总第178期SichuanBuildingMaterials2014年4月DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2014.02.010水泥分解炉温可拓智能控制策略12于辉,于彪(1．山东省建筑材料工业设计研究院,山东济南250001;2．山东泰开电力电子有限公司,山东泰安271000)摘要:针对新型干法水泥生产过程中,分解炉出口阶跃响应测试法是一种经典辨识法,它根据被控过程[3]气体温度的控制,提出了一种基于可拓学理论的智能控制的输入、输出实测数据,进行特

2、定的数学运算得出模型。策略。仿真结果表明相比传统的PID控制策略和模糊控制,对于建模对象,只需作出线性假定,并不需要事先确定模该控制策略有响应速度快、控制准确、抗扰性能好、鲁棒型的具体结构,完全从外特性上对建模对象进行描述其动性强的优势,有广泛的应用前景。态特征。基本实施步骤为:首先应通过具体措施使被控过关键词:水泥;分解炉;自适应;可拓控制程工作在所需测试的稳态条件下,并稳定运行一段时间;中图分类号:TP273文献标志码:B然后通过快速改变过程的输入量,对被控过程进行测试,文章编号:1672-4011(2014)02

3、-0021-03采集对应的输入输出量,绘制曲线,一段时间后被控过程进入新的稳态。而绘制的输入输出曲线即过程的阶跃响应0前言[4]曲线。需要注意的是该测试过程应在较窄的动态范围内新型干法水泥生产过程因具有优质、高效、低耗符合进行以避免影响系统的正常运行,且应通过一些约束条件环保要求和大型化、自动化的特征,彻底改变了立窑、湿对采样数据进行筛选,采样点的数量将会决定数学模型的法、老式干法、半干法水泥制备的弊端。其窑外分解技术精度。即在预热器和回转窑之间增设分解炉,将原来主要在回转1．2分解炉出口温度模型窑内堆积下进行的生料分

4、解过程转移到分解炉内的悬浮态二阶惯性加纯滞后的传递函数的典型表达式为:下进行,从而大大提高了入窑生料的分解率和窑系统的产K-τsG(s)=e,T>T(1)(Ts+1)(Ts+1)12量,并将原来用于回转窑的部分燃料转移到分解炉内燃烧,12从而大大提高了系统的热效率。分解炉出口气体的温度是新型干法水泥生产过程采用DCS,基于DCS的数据采新型干法水泥煅烧过程保持最佳热工制度和热力分布的一集系统在人工操作的条件下,以10s为采样周期、尾煤量个重要参数。为输入,采集与分解炉出口温度有关的输入输出数据。为水泥生产过程中,分解炉

5、的温度控制是一个非线性的了简化建模条件,使所建模型更加典型,增加下列约束条复杂控制对象,影响分解炉温度稳定的因素很多,包括喂件:煤量、生料量和风量等。多种因素相互耦合,易被干扰,1)在较窄的动态范围内;使分解炉的温度控制系统呈现出时变、大惯性、纯滞后、2)生料量、风量和其他干扰因素相对稳定;[1~2]强耦合等特征。传统PID控制算法或一般的模糊控制3)尾煤量阶跃给定幅度为正常输入的5%~10%。策略虽然稳态响应特征较好,但在处理时变系统时存在响在上述约束条件下筛选出符合要求的典型数据段,记应时间长且抗扰性差的问题。为解

6、决控制过程中存在的平录在尾煤量阶跃给定下分解炉出口温度的变化,实际绘制稳性、准确性与快速性多种性能指标之间的矛盾,本文提的输入输出曲线是不平滑的,还应通过绘制的曲线进行特出一种基于可拓学理论的智能控制器应用在水泥分解炉的征点计算,最终求出传递函数的典型表达式。由于这一建温度控制中。模的计算过程不是本文的重点,在此不做详细说明,在一定约束条件和稳定工况下,分解炉出口温度在稳态工作点1分解炉温度控制过程建模附近的传递函数为:1．1阶跃响应测试法G(s)=96．53e-7．4s,T>T(2)21268．1s+95．32s+1

7、在实际水泥生产过程中,分解炉的出口温度除开窑和停窑情况下基本工作在稳态工作点附近,因此在建立在此2可拓智能控制器的设计处的数学模型具有一定的代表性。考虑到分解炉出口温度的大惯性与纯滞后性,可以建立二阶惯性加纯滞后数学模可拓智能控制器的结构大致分为特征量抽取、特征模式型,为了使数学模型尽可能反应出系统的典型特征,本文识别、关联度计算、测度模式识别、控制器输出等5部分,具采用阶跃响应测试法建模。体结构见图1,其中特征量抽取环节为了理论研究的简便,抽·取误差e和误差的变化率e作为描述系统状态的典型变量,即特征量。特征模式识别

8、环节详细内容参见文献[5]。特征作者简介:于辉(1974-),女,山东泰安人,工程师,主要从事建材类工厂供配电和工业控制设计和研究工作。量的抽取和特征模式的识别能够定性确定系统运动状态,对·22·2014年第2期2014年4月SichuanBuildingMaterials第40卷总第178期于不同的特征模式,特征量对