CN113359900B - 氧化铝焙烧炉温度模糊自动控制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种氧化铝焙烧炉温度模糊自动控制的方法,首先采集原料下料量实际值f,并将其值与原料下料额定量进行比较,从而选择基于燃气调节阀V为控制目标进行模糊自动控制,或选择基于原料下料量F为控制目标进行模糊自动控制。本发明将影响氧化铝焙烧炉温度的原料下料量与燃气调节阀两个因素作为突出主要因素,通过应用模糊集理论、模糊语言变量及模糊逻辑推理的知识来模拟人的模糊思维方法,用计算机实现与操作者相同的控制,以模糊集合、模糊语言变量和模糊逻辑为基础,用比较简单的数学形式直接将人的判断、思维过程表达出来,进而减少操作者工作强度,同时体现自动控制的准确性、实时性。
Description
技术领域
本发明涉及温度自动控制技术领域,尤其涉及一种氧化铝焙烧炉温度模糊自动控制的方法。
背景技术
在冶金过程所使用的氧化铝焙烧炉中,氧化铝焙烧炉温度控制现阶段采用操作者人工进行调节,由于原料下料量、燃气热值差异、原料含水量、原料粒度差异、进料波动状态、燃气调节阀门等因数直接影响氧化铝焙烧炉温度,而氧化铝焙烧炉温度决定产品质量及能耗指标,因此现有技术采用人工需要操作者频繁得进行调节和监控,操作者工作强度大,同时对其操作准确性、实时性等要求很高,已经不满足冶金需求。
发明内容
针对上述现有技术的不足,本发明提供一种氧化铝焙烧炉温度模糊自动控制的方法。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:氧化铝焙烧炉温度模糊自动控制的方法,包括如下步骤:
步骤1:基于焙烧炉内原料称重传感器,在采样周期k时间点采集原料下料量实际值f;
步骤2:当原料下料量实际值f大于原料下料额定量f额的70%并且原料下料量实际值f小于等于原料下料额定量f额的90%时,选择基于燃气调节阀V为控制目标进行模糊自动控制,转至执行步骤3至步骤5;当原料下料量实际值f大于原料下料额定量f额的90%并且小于等于原料下料额定量f额的110%,选择基于原料下料量F为控制目标进行模糊自动控制,转至执行步骤6至步骤8;
步骤3:基于焙烧炉内温度传感器,在采样周期k1时间点采集焙烧炉温度实际值Ti(k1),将Ti(k1)值与操作者设定的焙烧炉温度控制值Tr进行比较,计算k1采样周期下温度偏差量等级值Ev(k1)以及温度偏差变化率等级值Evc(k1);
所述k1采样周期下温度偏差量等级值Ev(k1)的计算过程如下:
S1:计算采样周期k1内温度偏差量ev(k1):ev(k1)=Ti(k1)-Tr;
S2:基于此次采样周期k1内温度偏差量ev(k1)以及上次采样周期k1-1内温度偏差量ev(k1-1)计算此次温度偏差变化率evc(k1):evc(k1)=ev(k1)-ev(k1-1);
S3:设定温度偏差量ev(k1)的变化范围为[-a,a],设定温度偏差量ev(k1)的h级论域区间;
S4:基于温度偏差的变化范围[-a,a]及温度偏差量ev(k1)的论域区间,计算温度偏差量比例因子K1:K1=max{温度偏差量ev(k1)的h级论域区间}/a;
S5:根据ev(k1)的论域区间相邻二个数之间的差值确定温度偏差量区间因子K2;
S6:计算温度偏差量等级值Ev(k1):Ev(k1)=ev(k1)×K1÷K2;
所述温度偏差变化率等级值Evc(k1)的计算过程如下:
S7:基于采样周期k1,计算温度偏差变化率比例因子K3;
S8:设定温度偏差变化率evc(k1)的变化范围[-b,b],对温度偏差变化率evc(k1)进行处理,方法为:当evc(k1)小于-b时,取-b;当evc(k1)大于b时取b;其余不变。使其在设定的变化范围内;
S9:计算温度偏差变化率等级值Evc(k1):Evc(k1)=evc(k1)×K3;
步骤4:设定燃气调节阀调整量基数Vc,根据k1采样周期下温度偏差量等级值Ev(k1)、温度偏差变化率等级值Evc(k1)及燃气调节阀调整量基数Vc,计算燃气调节阀调整量Vc(k1);
所述燃气调节阀调整量Vc(k1)的计算方法为:Vc(k1)=Ev(k1)×Evc(k1)×Vc。
步骤5:对燃气调节阀调整量Vc(k1)进行取整和取反处理,并将处理后的燃气调节阀调整量用于燃气调节阀V的调节控制,转至执行步骤1基于采样周期k进入下一次循环;
进一步的,所述步骤5还包括对燃气调节阀调整量Vc(k1)进行区间限定:设定燃气调节阀调整量Vc(k1)的论域区间,使燃气调节阀调整量Vc(k1)在设定的论域区间内,即当Vc(k1)的值超过论域区间的边界值时,取论域区间的边界值为Vc(k1)的值。
步骤6:基于焙烧炉内温度传感器,在采样周期k2时间点采集焙烧炉温度实际值Ti(k2),将Ti(k2)值与操作者设定的焙烧炉温度控制值Tr进行比较,计算k2采样周期下温度偏差量等级值Ev(k2)以及温度偏差变化率等级值Evc(k2);
所述k2采样周期下温度偏差量等级值Ev(k2)的计算过程同上述S1至S6。
所述k2采样周期下温度偏差变化率等级值Evc(k2)的计算过程同上述S7至S9。
步骤7:设定原料下料量调整量基数Fc,根据k2采样周期下温度偏差量等级值Ev(k2)、温度偏差变化率等级值Evc(k2)及原料下料量调整量基数Fc,计算原料下料量调整量Fc(k2);
所述原料下料量调整量Fc(k2)的计算方法为:Fc(k2)=Ev(k2)×Evc(k2)×Fc。
步骤8:对原料下料量调整量Fc(k2)进行取整处理,并将处理后的原料下料量调整量用于原料下料量F的调节控制,转至执行步骤1基于采样周期k进入下一次循环。
进一步的,所述步骤8还包括对原料下料量调整量Fc(k2)进行区间限定:设定原料下料量调整量Fc(k2)的论域区间,使原料下料量调整量Fc(k2)在设定的论域区间内,即当Fc(k2)的值超过论域区间的边界值时,取论域区间的边界值为Fc(k2)的值。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明提供的氧化铝焙烧炉温度模糊自动控制的方法,在影响氧化铝焙烧炉温度的原料下料量与燃气调节阀两个因素作为突出主要因素,通过应用模糊集理论、模糊语言变量及模糊逻辑推理的知识来模拟人的模糊思维方法,用计算机实现与操作者相同的控制,以模糊集合、模糊语言变量和模糊逻辑为基础,用比较简单的数学形式直接将人的判断、思维过程表达出来,进而减少操作者工作强度,同时体现自动控制的准确性、实时性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的氧化铝焙烧炉温度模糊自动控制的方法流程图;
其中,A1-原料称重传感器检测元器件,A2-选择基于燃气调节阀V为控制目标进行模糊自动控制,A3-选择基于原料下料量F为控制目标进行模糊自动控制,B1-焙烧炉温度传感器,B2-焙烧炉温度设定控制值,B3-计算得出温度偏差量,B4-计算得出温度偏差变化率,B5-燃气调节阀模糊运算控制器,B6-输出量燃气调节阀,B7-基于燃气调节阀的采样周期,C1-焙烧炉温度传感器,C2-焙烧炉温度设定控制值,C3-计算得温度偏差量,C4-计算得出温度偏差变化率,C5-原料下料量模糊运算控制器,C6-输出量燃气调节阀,C7-基于原料下料量的采样周期;
图2为本发明实施例中基于燃气调节阀V为控制目标进行模糊自动控制的控制逻辑图;
其中,B5-1-温度偏差量的变化范围,B5-2-温度偏差量的论域,B5-3-温度偏差量比例因子,B5-4-温度偏差量区间因子,B5-5-温度偏差量等级值,B5-6-温度偏差变化率比例因子,B5-7-温度偏差变化率的变化范围,B5-8-温度偏差变化率等级值,B5-9-燃气调节阀调整量基数,B5-10-燃气调节阀调整量的论域,B5-11-燃气调节阀调整量;
图3为本发明实施例中基于原料下料量F为控制目标进行模糊自动控制的控制逻辑图;
其中,C5-1-温度偏差量的变化范围,C5-2-温度偏差量的论域,C5-3-温度偏差量比例因子,C5-4-温度偏差量区间因子,C5-5-温度偏差量等级值,C5-6-温度偏差变化率比例因子,C5-7-温度偏差变化率的变化范围,C5-8-温度偏差变化率等级值,C5-9-原料下料量调整量基数,C5-10-原料下料量调整量的论域,C5-11-原料下料量调整量。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
如图1所示,本实施例中氧化铝焙烧炉温度模糊自动控制的方法如下所述:
步骤1:基于焙烧炉内原料称重传感器,在采样周期k时间点采集原料下料量实际值f;
步骤2:当原料下料量实际值f大于原料下料额定量f额的70%并且原料下料量实际值f小于等于原料下料额定量f额的90%时,选择基于燃气调节阀V为控制目标进行模糊自动控制,转至执行步骤3至步骤5;当原料下料量实际值f大于原料下料额定量f额的90%并且小于等于原料下料额定量f额的110%,选择基于原料下料量F为控制目标进行模糊自动控制,转至执行步骤6至步骤8;
步骤3:基于焙烧炉内温度传感器,在采样周期k1时间点采集焙烧炉温度实际值Ti(k1),将Ti(k1)值与操作者设定的焙烧炉温度控制值Tr进行比较,计算k1采样周期下温度偏差量等级值Ev(k1)以及温度偏差变化率等级值Evc(k1);
所述k1采样周期下温度偏差量等级值Ev(k1)的计算过程如下:
S1:计算采样周期k1内温度偏差量ev(k1):ev(k1)=Ti(k1)-Tr;
S2:基于此次采样周期k1内温度偏差量ev(k1)以及上次采样周期k1-1内温度偏差量ev(k1-1)计算此次温度偏差变化率evc(k1):evc(k1)=ev(k1)-ev(k1-1);
S3:设定温度偏差量ev(k1)的变化范围为[-a,a],设定温度偏差量ev(k1)的h级论域区间;
S4:基于温度偏差的变化范围[-a,a]及温度偏差量ev(k1)的论域区间,计算温度偏差量比例因子K1:K1=max{温度偏差量ev(k1)的h级论域区间}/a;
S5:根据ev(k1)的论域区间相邻二个数之间的差值确定温度偏差量区间因子K2;
S6:计算温度偏差量等级值Ev(k1):Ev(k1)=ev(k1)×K1÷K2;
本实施例中,设定温度偏差量ev(k1)的变化范围为{-8,+8};设定温度偏差量ev(k1)的论域8级,即{-9,-6,-3,-0,0,3,6,9};计算温度偏差量比例因子K1=9÷8;温度偏差量区间因子K2=3。
所述温度偏差变化率等级值Evc(k1)的计算过程如下:
S7:基于采样周期k1,计算温度偏差变化率比例因子K3;
S8:设定温度偏差变化率evc(k1)的变化范围[-b,b],对温度偏差变化率evc(k1)进行处理,方法为:当evc(k1)小于-b时,取-b;当evc(k1)大于b时取b;其余不变。使其在设定的变化范围内;
S9:计算温度偏差变化率等级值Evc(k1):Evc(k1)=evc(k1)×K3;
本实施例中,温度偏差变化率比例因子K3=10÷k1;设定温度偏差变化率evc(k1)的变化范围{-2,2};当evc(k1)小于-2时,取-2;当evc(k1)大于2时取2;其余不变,使其在设定的变化范围内。
步骤4:设定燃气调节阀调整量基数Vc,根据k1采样周期下温度偏差量等级值Ev(k1)、温度偏差变化率等级值Evc(k1)及燃气调节阀调整量基数Vc,计算燃气调节阀调整量Vc(k1);
所述燃气调节阀调整量Vc(k1)的计算方法为:Vc(k1)=Ev(k1)×Evc(k1)×Vc。
步骤5:对燃气调节阀调整量Vc(k1)进行取整和取反处理,并将处理后的燃气调节阀调整量用于燃气调节阀V的调节控制,转至执行步骤1基于采样周期k进入下一次循环;
进一步的,所述步骤5还包括对燃气调节阀调整量Vc(k1)进行区间限定:设定燃气调节阀调整量Vc(k1)的论域区间,使燃气调节阀调整量Vc(k1)在设定的论域区间内,即当Vc(k1)的值超过论域区间的边界值时,取论域区间的边界值为Vc(k1)的值。
本实施例中,设定燃气调节阀调整量Vc(k1)的论域7级,即{3,2,1,0,-1,-2,-3};在对燃气调节阀调整量Vc(k1)进行取整和取反处理之后,将其值对比燃气调节阀调整量Vc(k1)的论域,大于3取3,小于-3取-3,否则不变。燃气调节阀输出量V(k1)=V(k1-1)+Vc(k1),本实施例中步骤3至步骤5的流程如图2所示。
步骤6:基于焙烧炉内温度传感器,在采样周期k2时间点采集焙烧炉温度实际值Ti(k2),将Ti(k2)值与操作者设定的焙烧炉温度控制值Tr进行比较,计算k2采样周期下温度偏差量等级值Ev(k2)以及温度偏差变化率等级值Evc(k2);
所述k2采样周期下温度偏差量等级值Ev(k2)的计算过程同上述S1至S6。
本实施例中,设定温度偏差量ev(k2)的变化范围为{-8,+8};设定温度偏差量ev(k2)的论域8级,即{-9,-6,-3,-0,0,3,6,9};计算温度偏差量比例因子K1=9÷8;温度偏差量区间因子K2=3。
所述k2采样周期下温度偏差变化率等级值Evc(k2)的计算过程同上述S7至S9。
本实施例中,温度偏差变化率比例因子K3=10÷k2;设定温度偏差变化率evc(k2)的变化范围{-2,2};当evc(k1)小于-2时,取-2;当evc(k2)大于2时取2;其余不变,使其在设定的变化范围内。
步骤7:设定原料下料量调整量基数Fc,根据k2采样周期下温度偏差量等级值Ev(k2)、温度偏差变化率等级值Evc(k2)及原料下料量调整量基数Fc,计算原料下料量调整量Fc(k2);
所述原料下料量调整量Fc(k2)的计算方法为:Fc(k2)=Ev(k2)×Evc(k2)×Fc。
步骤8:对原料下料量调整量Fc(k2)进行取整处理,并将处理后的原料下料量调整量用于原料下料量F的调节控制,转至执行步骤1基于采样周期k进入下一次循环。
进一步的,所述步骤8还包括对原料下料量调整量Fc(k2)进行区间限定:设定原料下料量调整量Fc(k2)的论域区间,使原料下料量调整量Fc(k2)在设定的论域区间内,即当Fc(k2)的值超过论域区间的边界值时,取论域区间的边界值为Fc(k2)的值。
本实施例中,设定原料下料量调整量Fc(k2)的论域为11级,即{-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5};在原料下料量调整量Fc(k2)进行取整处理之后,将其值对比原料下料量调整量Fc(k2)的论域,大于5取5,小于-5取-5,否则不变。原料下料量输出量F(k2)=F(k2-1)+Fc(k2),本实施例中,步骤6至步骤8的流程如图3所示。
Claims (6)
1.一种氧化铝焙烧炉温度模糊自动控制的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:基于焙烧炉内原料称重传感器,在采样周期k时间点采集原料下料量实际值f;
步骤2:当原料下料量实际值f大于原料下料额定量f额的70%并且原料下料量实际值f小于等于原料下料额定量f额的90%时,选择基于燃气调节阀V为控制目标进行模糊自动控制,转至执行步骤3至步骤5;当原料下料量实际值f大于原料下料额定量f额的90%并且小于等于原料下料额定量f额的110%,选择基于原料下料量F为控制目标进行模糊自动控制,转至执行步骤6至步骤8;
步骤3:基于焙烧炉内温度传感器,在采样周期k1时间点采集焙烧炉温度实际值Ti(k1),将Ti(k1)值与操作者设定的焙烧炉温度控制值Tr进行比较,计算k1采样周期下温度偏差量等级值Ev(k1)以及温度偏差变化率等级值Evc(k1);
步骤4:设定燃气调节阀调整量基数Vc,根据k1采样周期下温度偏差量等级值Ev(k1)、温度偏差变化率等级值Evc(k1)及燃气调节阀调整量基数Vc,计算燃气调节阀调整量Vc(k1);所述k1采样周期下温度偏差量等级值Ev(k1)的计算过程如下:
S1:计算采样周期k1内温度偏差量ev(k1):ev(k1)=Ti(k1)-Tr;
S2:基于此次采样周期k1内温度偏差量ev(k1)以及上次采样周期k1-1内温度偏差量ev(k1-1)计算此次温度偏差变化率evc(k1):evc(k1)=ev(k1)-ev(k1-1);
S3:设定温度偏差量ev(k1)的变化范围为[-a,a],设定温度偏差量ev(k1)的h级论域区间;
S4:基于温度偏差的变化范围[-a,a]及温度偏差量ev(k1)的论域区间,计算温度偏差量比例因子K1:K1=max{温度偏差量ev(k1)的h级论域区间}/a;
S5:根据ev(k1)的论域区间相邻二个数之间的差值确定温度偏差量区间因子K2;
S6:计算温度偏差量等级值Ev(k1):Ev(k1)=ev(k1)×K1÷K2;
k2采样周期下温度偏差量等级值Ev(k2)的计算过程同上述S1至S6;
所述温度偏差变化率等级值Evc(k1)的计算过程如下:
S7:基于采样周期k1,计算温度偏差变化率比例因子K3;
S8:设定温度偏差变化率evc(k1)的变化范围[-b,b],对温度偏差变化率evc(k1)进行处理,使其在设定的变化范围内;
S9:计算温度偏差变化率等级值Evc(k1):Evc(k1)=evc(k1)×K3;
k2采样周期下温度偏差变化率等级值Evc(k2)的计算过程同上述S7至S9;
步骤5:对燃气调节阀调整量Vc(k1)进行取整和取反处理,并将处理后的燃气调节阀调整量用于燃气调节阀V的调节控制,转至执行步骤1基于采样周期k进入下一次循环;
步骤6:基于焙烧炉内温度传感器,在采样周期k2时间点采集焙烧炉温度实际值Ti(k2),将Ti(k2)值与操作者设定的焙烧炉温度控制值Tr进行比较,计算k2采样周期下温度偏差量等级值Ev(k2)以及温度偏差变化率等级值Evc(k2);
步骤7:设定原料下料量调整量基数Fc,根据k2采样周期下温度偏差量等级值Ev(k2)、温度偏差变化率等级值Evc(k2)及原料下料量调整量基数Fc,计算原料下料量调整量Fc(k2);
步骤8:对原料下料量调整量Fc(k2)进行取整处理,并将处理后的原料下料量调整量用于原料下料量F的调节控制,转至执行步骤1基于采样周期k进入下一次循环。
2.根据权利要求1所述的氧化铝焙烧炉温度模糊自动控制的方法,其特征在于,所述S8的处理方法为:当evc(k1)小于-b时,取-b;当evc(k1)大于b时取b;其余不变。
3.根据权利要求1所述的氧化铝焙烧炉温度模糊自动控制的方法,其特征在于,所述燃气调节阀调整量Vc(k1)的计算方法为:Vc(k1)=Ev(k1)×Evc(k1)×Vc。
4.根据权利要求1所述的氧化铝焙烧炉温度模糊自动控制的方法,其特征在于,所述步骤5还包括对燃气调节阀调整量Vc(k1)进行区间限定:设定燃气调节阀调整量Vc(k1)的论域区间,使燃气调节阀调整量Vc(k1)在设定的论域区间内,即当Vc(k1)的值超过论域区间的边界值时,取论域区间的边界值为Vc(k1)的值。
5.根据权利要求1所述的氧化铝焙烧炉温度模糊自动控制的方法,其特征在于,所述原料下料量调整量Fc(k2)的计算方法为:Fc(k2)=Ev(k2)×Evc(k2)×Fc。
6.根据权利要求1所述的氧化铝焙烧炉温度模糊自动控制的方法,其特征在于,所述步骤8还包括对原料下料量调整量Fc(k2)进行区间限定:设定原料下料量调整量Fc(k2)的论域区间,使原料下料量调整量Fc(k2)在设定的论域区间内,即当Fc(k2)的值超过论域区间的边界值时,取论域区间的边界值为Fc(k2)的值。
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