一种水泥窑协同处置垃圾下的分解炉温度控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113985944A(43)申请公布日2022.01.28(21)申请号202111341090.7(22)申请日2021.11.12(71)申请人合肥水泥研究设计院有限公司地址230022安徽省合肥市望江东路60号申请人中材安徽水泥有限公司(72)发明人褚彪张宏图陈薇李鑫丁奇生涂长江(74)专利代理机构安徽合肥华信知识产权代理有限公司34112代理人余成俊(51)Int.Cl.G05D23/20(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种水泥窑协同处置垃圾下的分解炉温度控制方法(57)摘要本发明公开了一种水泥窑协同处置垃圾下的分解炉温度控制方法，包括预测控制器、异常工况控制器、垃圾前馈控制器、工况辨识组成。根据当前工况的变化选择正确的控制器，使分解炉温度跟踪设定值，第5级旋风预热器锥部温度低于最大值。本发明采用小波包分解法，对分解炉出口温度、第5级旋风预热器锥部温度、垃圾实际值实时值及变化趋势识别，对分解炉温度控制系统进行工况划分，从而可进一步的优化控制器控制效果。CN113985944ACN113985944A权利要求书1/2页1.一种水泥窑协同处置垃圾下的分解炉温度控制方法，其特征在于：包括有预测控制器、异常工况控制器、垃圾前馈控制器和工况辨识，根据当前工况的变化选择正确的控制器，使分解炉温度跟踪设定值，第5级旋风预热器锥部温度低于最大值，具体步骤如下：步骤1：预测控制器；1.1建立分解炉温度状态空间模型；1.2根据分解炉温度状态空间模型，预测分解炉出口温度未来的输出曲线，跟期望分解炉出口温度设定值进行比较，进行预测控制优化，获得喂煤量的优化值ufjl(k)，来控制实际分解炉出口温度；步骤2：采用模糊控制设计异常工况控制器；步骤3：设计垃圾前馈控制器；步骤4：工况辨识：根据分解炉出口温度、第5级旋风预热器锥部温度、垃圾实际值进行9类工况辨识，并根据实际的工况进行预测控制器和异常工况控制器之间的切换。2.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置垃圾下的分解炉温度控制方法，其特征在于：步骤1.1所述的建立分解炉温度状态空间模型，具体过程如下：实时采集分解炉系统数据{TFJL(k),TC5B(k),um(k),ulj(k)}，k＝1,...,N，其中TFJL(k)为分解炉出口温度，TC5B(k)为第5级旋风预热器锥部温度，um(k)为喂煤量，ulj(k)为垃圾流量；采用移动平均滤波器预处理水泥烧成系统的数据，获得滤波后数据采用min‑max归一化算法，对滤波后数据进行归一化，获得归一化后数据根据获得的输入输出数据，采用子空间辨识法辨识出矩阵A、B、C、D，获得分解炉温度状态空间模型，如式(1)，最后，用平均相关方差方法判断辨识系统的精度，其中x代表分解炉出口温度控制系统的状态；x(k)代表第k时刻分解炉出口温度控制系统的状态。3.根据权利要求2所述的一种水泥窑协同处置垃圾下的分解炉温度控制方法，其特征在于：步骤2所述的采用模糊控制设计异常工况控制器，具体过程如下：首先，设置第5级旋风预热器锥部温度偏差、分解炉出口温度偏差、喂煤量的基本论域，设置比例因子αe、αu、控制表；其次，计算第5级旋风预热器锥部温度偏差、分解炉出口温度偏差，若高于上限值，则将其设定为上限值；若低于下限值，则将其设定为下限值；然后，按照给定输入的比例因子αe模糊化，并由此查询控制表；最后，查得控制量的量化值后，乘上比例因子αu，计算出喂煤量uC5B(k)。4.根据权利要求3所述的一种水泥窑协同处置垃圾下的分解炉温度控制方法，其特征在于：步骤3所述的设计垃圾前馈控制器，具体步骤如下：2CN113985944A权利要求书2/2页垃圾前馈控制器表达式为uqk(k)＝αljΔulj其中uqk(k)为垃圾前馈控制器输出；αlj为控制器权重系数。5.根据权利要求4所述的一种水泥窑协同处置垃圾下的分解炉温度控制方法，其特征在于：步骤4所述的工况辨识，具体过程如下：4.1数据预处理采集120秒内的分解炉出口温度、第5级旋风预热器锥部温度、垃圾实际值的数据，并进行归一化处理；4.2工况识别首先，进行傅里叶频谱分析，其次，选择Dmever小波函数，对120秒的数据进行小波包分解，对分解后的各信号按照频率由低到高进行排列，选择不同的信号数量进行重构得到低频信号和高频信号；最后，低频信号作为趋势分析图，根据趋势分析图的起始点和终止点的斜率，获得波动程度；4.3工况类别划分在对分解炉出口温度、第5级旋风预热器锥部温度、垃圾实际值实时值及变化趋势识别的基础上，针对识别出的每个工况进行划分，并采取相应的控制策略。3CN113985944A说明书1/4页一种水泥窑协同处置垃圾下的分解炉温