热风炉燃烧过程智能控制系统及方法.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CN105423334A(43)申请公布日2016.03.23(21)申请号201511028734.1(22)申请日2015.12.31(71)申请人中冶南方工程技术有限公司地址430223湖北省武汉市东湖新技术开发区大学园路33号(72)发明人马智慧(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人王丹(51)Int.Cl.F23N5/00(2006.01)F24H9/20(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图4页(54)发明名称热风炉燃烧过程智能控制系统及方法(57)摘要本发明提供一种热风炉燃烧过程的智能控制系统，包括专家协调控制器，用于识别燃烧状态，选择不同燃烧阶段的模糊控制器；快速加热期空燃比寻优模糊控制器，用于在快速加热期，输出空燃比的调节增量；拱顶温度管理期空燃比寻优模糊控制器，用于在拱顶温度管理期，输出空气煤气流量比的调节增量；流量给定计算模块，用于计算煤气流量设定值和空气流量设定值；流量模糊专家控制器，采用反馈加前馈的控制策略，根据理想状态下调节阀流量特性，反馈环节采用模糊控制策略，同时利用前馈环节对压力扰动进行前馈补偿，实现流量的优化控制。本发明实现燃烧过程煤气流量和空燃比的优化控制，达到优化燃烧、节约能源的目的。CN105423334ACN105423334A权利要求书1/3页1.一种热风炉燃烧过程的智能控制系统，其特征在于：它包括：专家协调控制器，用于通过拱顶温度检测值和设定值以及废气温度检测值和设定值判定来识别燃烧状态，同时来选择不同燃烧阶段的模糊控制器；快速加热期空燃比寻优模糊控制器，用于在快速加热期，采用双输入单输出的控制结构，将拱顶温度当前时间段和上一时间段上升速率的差值e和空燃比变化方向r作为输入值，空燃比的调节增量作为输出值；拱顶温度管理期空燃比寻优模糊控制器，用于在拱顶温度管理期，采用双输入单输出的控制结构，将拱顶温度偏差和温升速率作为控制输入，空气煤气流量比的调节增量作为控制输出；流量给定计算模块，用于通过煤气流量检测值、空气流量检测值、以及快速加热期空燃比寻优模糊控制器和拱顶温度管理期空燃比寻优模糊控制器的输出值，计算煤气流量设定值和空气流量设定值；流量模糊专家控制器，用于接收煤气流量设定值和空气流量设定值，采用反馈加前馈的控制策略，根据理想状态下调节阀流量特性，反馈环节采用模糊控制策略，同时利用前馈环节对压力扰动进行前馈补偿，实现流量的优化控制。2.根据权利要求1所述的一种热风炉燃烧过程的智能控制系统，其特征在于：所述的专家协调控制器通过以下规则选择不同燃烧阶段的模糊控制器：当拱顶温度<t1且废气温度<t废，则选择快速加热期最佳空燃比寻优控制器；当t1≤拱顶温度<t2且废气温度<t废，则选择拱顶温度管理期最佳空燃比寻优控制器；当拱顶温度≥t2且废气温度<t废，则减小煤气流量；当废气温度≥t废，则燃烧过程结束，关闭煤气阀门、减小空气阀门，同时，给出语音和文字提示，要求操作人员进行将热风炉转为闷炉状态。3.根据权利要求1所述的一种热风炉燃烧过程的智能控制系统，其特征在于：所述的快速加热期空燃比寻优模糊控制器包括模糊化模块、模糊推理模块和解模糊模块，其中：模糊化模块用于将拱顶温度当前时间段和上一时间段上升速率的差值e和空燃比变化的方向r模糊化后求得对应的论域E和R，对论域建立模糊规则，论域的隶属度函数采用三角形隶属函数；设定拱顶温升速度差e的范围，并确定e到其论域E的映射式为：式中，eL为拱顶温升速度查最小值，eH为拱顶温升速度差最大值；设定空燃比变化方向r的范围，并确定r到其论域R的映射式为：式中，rL为空燃比变化方向最小值，rH为空燃比变化方向最大值；模糊推理模块用于采用推理法计算模糊控制查询表，得到控制输出u；解模糊模块用于根据控制输出，求取空燃比的增量Δuk，将Δuk加上当前空燃比的实际值uk实，即为空燃比优化设定值uk设定＝uk实+Δuk。2CN105423334A权利要求书2/3页4.根据权利要求1所述的一种热风炉燃烧过程的智能控制系统，其特征在于：所述的拱顶温度管理期空燃比寻优模糊控制器的规则为：规则1IFe＞8andec＞0.2THENKu＝1.3Ku规则2IFe＜-8andec＜-0.2THENKu＝1.3Ku规则3IF|e|＜2and|ec|＜0.04THENKu＝0.7KuKe＝Ke/0.7Kec＝Kec/0.7式中e为拱顶温升速度差，ec为拱顶温升速度差的变化率，Ke、Kec、Ku为常规模糊控制中的量化因子和比例因子，Ke、Kec、Ku为专家修正后的量化因子和比例因子。5.基于权利要求1所述的一种热风炉燃烧过程的智能控制系统实现的控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1