一种电石炉炉压自适应PID控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115598964A(43)申请公布日2023.01.13(21)申请号202211295519.8(22)申请日2022.10.21(71)申请人沈阳华控科技发展有限公司地址110000辽宁省沈阳市浑南新区高新产业区新明街12号2门(72)发明人康朔张帅杰臧春华臧博丰苏宝玉孔庆儒马传山孟庆鑫陈香归(74)专利代理机构沈阳新科知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21117专利代理师邹琳(51)Int.Cl.G05B11/42(2006.01)权利要求书4页说明书12页附图2页(54)发明名称一种电石炉炉压自适应PID控制方法(57)摘要一种电石炉炉压自适应PID控制方法，属于电石炉炉压自动控制技术领域，包括如下步骤：步骤S01：计算净气风机与炉压数学模型；步骤S02：净气风机及粗气风机参数设计；步骤S03：自适应PID控制器设计；步骤S04：净气风机频率稳态工作点修正。本发明可有效提升自控率，保证炉况稳态工作点时具有平稳的控制效果，炉压突变时快速抑制突变并回调。CN115598964ACN115598964A权利要求书1/4页1.一种电石炉炉压自适应PID控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S01：建立净气风机频率(JQ_MV)与炉压(LY_PV)数学模型：稳定运行工况、炉压小幅度突变工况、炉压中等幅度突变工况、炉压大幅度突变工况下JQ_MV与LY_PV的数学模型，即传递函数模型代表模型的增益，θ：施加ΔMV时刻至PV值开始有响应时刻所用时间，代表时间滞后。T:PV值开始响应时刻至PV值为(PV1+0.632*ΔPV)所用时间，代表模型的时间常数。e‑θs整体表征模型的滞后项。s为系统时域状态下的传递函数标志区别于离散型传递函数；步骤S02：净气风机及粗气风机参数设计：包括建立净气风机及粗气风机频率之间的差值；净气风机频率步幅限制、频率调节区间限制、频率调节上、下限限制；步骤S03：依据步骤S01设计自适应PID控制器；步骤S04：净气风机频率稳态工作点修正。2.根据权利要求1所述的一种电石炉炉压自适应PID控制方法，其特征在于，所述步骤S01包括如下步骤：S101：DCS采集数据预处理；对DCS系统采集的炉压(LY_PV)、净气风机频率(JQ_MV)进行缺失值插值法处理，缺失值插值利用历史数据(process_value(k‑2),process_value(k‑1),[缺失值],process_value(k+1))进行插值：Case1：过程值同向增或同向减Case2：过程值震荡sample_t为采样时间；S102：数学模型提取；对步骤S101处理后的数据依据工况特性进行分类，分为稳定运行工况、炉压小幅度突变工况、炉压中等幅度突变工况、炉压大幅度突变工况；对4种工况分别建立传递函数数学模型：2CN115598964A权利要求书2/4页θ：施加ΔMV时刻至PV值开始有响应时刻所用时间；T:PV值开始响应时刻至PV值为(PV1+0.632*ΔPV)所用时间。3.根据权利要求1所述的一种电石炉炉压自适应PID控制方法，其特征在于，所述步骤S02包括如下步骤：S201：净气风机及粗气风机频率差设定；以净气风机频率为第一操纵变量，粗气风机频率跟随净气风机频率为第二操纵变量，当要求两个风机频率存在差值时，建立净气风机及粗气风机频率之间的差值ΔCQ_JQ_MV；S202：净气风机频率步幅限制；步幅限制参数设定为：stride_lim，依据单位时间内风机频率爬升曲线的最大变化值(ΔUnit_JQ_MV)计算步幅限制：ΔUnit_JQ_MV＝stride_lim，ΔUnit_JQ_MV＝max[MV(k)‑MV(k‑1)]；其中k为当前时刻，k‑1为上一时刻；S203：净气风机频率调节区间限制；确定风机频率基于当前频率调节的最大增量ΔMAX_JQ_MV，适配于炉压突变工况，为净气风机频率调节区间，JQ_MV_LIM＝50。S204：净气风机频率调节上、下限限制；风机最高负荷频率限制为：JQ_MV_UPLIM，风机最低负荷频率限制为：JQ_MV_DWLIM，JQ_MV_UPLIM＝45，JQ_MV_DWLIM＝0。4.根据权利要求1所述的一种电石炉炉压自适应PID控制方法，其特征在于，所述步骤S03包括如下步骤：S301：依据步骤S01的模型分别设计PID控制器参数；Case1：P、I参数设计对应模型为：PID控制器参数整定规则利用基于模型闭环期望响应的内模法进行整定：Ti1＝T1，其中P1为PID控制器的比例参数，Ti1为PID控制器的积分参数；Case2：P、I参数设计对应模型为：Ti2＝T2在期望时间内控制效果无法到达预期效果时，变积分优化控制：Ti2＝10T23CN11