燃气炉窑炉堂温度计算机智能模糊控制节能方法.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CN105403063A(43)申请公布日2016.03.16(21)申请号201510900156.X(22)申请日2015.12.07(71)申请人武汉重工铸锻有限责任公司地址430084湖北省武汉市青山武东路1号(72)发明人李佐雄张捷熊朝国(74)专利代理机构武汉开元知识产权代理有限公司42104代理人唐正玉(51)Int.Cl.F27D19/00(2006.01)权利要求书2页说明书14页附图9页(54)发明名称燃气炉窑炉堂温度计算机智能模糊控制节能方法(57)摘要本发明涉及一种燃气炉窑炉膛温度计算机智能模糊控制节能方法，该方法由智能模糊控制算法、节能控制策略以及同周期多脉冲烧嘴均匀间隔式交叉输出方法三部分构成，智能模糊控制算法是通过基于控制规则自调整的模糊算法和智能积分实现对温度的精确控制；节能控制策略是通过炉内温度变化判断高温烟气与工件之间的热交换程度，并实时调整燃气输出量，实现对燃气输出量的最优化控制；同周期多脉冲烧嘴均匀间隔式交叉输出方法是在不改变控制输出值大小的情况下，通过调整烧嘴输出时序实现燃气瞬时输出量最少，从而减小炉底与炉顶之间的瞬时压力差，降低高温烟气的上升速度，从而延长高温烟气与工件之间的热交换时间，确保热量被充分吸收。CN105403063ACN105403063A权利要求书1/2页1.燃气炉窑炉膛温度计算机智能模糊控制节能方法，其特征是按以下步骤进行：首先是将温度偏差和温度偏差变化模糊化后，通过智能模糊控制算法得出控制量的模糊量值，对控制量的模糊量值解模糊也就是清晰化处理得到理论控制输出值，然后通过节能控制策略对理论控制输出值进行调整，得到实际的控制输出值，最后通过同周期多脉冲烧嘴均匀间隔式交叉输出方法对实际控制输出值进行输出并作用于被控对象，被控对象为燃气炉窑各控温点所对应的大火燃气阀和小火燃气阀。2.根据权利要求1所述的燃气炉窑炉膛温度计算机智能模糊控制节能方法，其特征是：所述的智能模糊控制算法包括基于控制规则自调整的模糊算法和智能积分两部分，其表达式为：U＝αE-(1-α)EC+Ki∑E，其中，E为偏差，EC为偏差变化，U为控制量的模糊量值，E、EC、U∈[-6，6]，α为自寻优权值，其取值规则如下：设基本权值α1＝(|E|+6)/12，修正权值α2＝((|E|+6)/12+|E|/(|E|+|EC|))/2，当|E|+|EC|＝0时：α＝0.5；当|E|+|EC|≠0时：如果|EC|>|E|并且|EC-E|增大或不变，那么α＝Min(α1，α2)，否则如果|EC|<|E|并且|EC-E|增大或不变，那么α＝Max(α1，α2)，否则α＝(α1+α2)/2，其中Min、Max分别为取最小值和取最大值函数，|E|、|EC|分别为E和EC的绝对值，α取值不同，则可得到不同的控制规则，以实现对控制规则的自调整，Ki为智能积分系数，积分条件为：当|E|＞2时停止积分；当|E|≤2且|E|增大或不变时积分，否则停止积分。3.根据权利要求1所述的燃气炉窑炉膛温度计算机智能模糊控制节能方法，其特征是：所述的节能控制策略将智能模糊控制算法得出的理论输出值作为实际输出的最大值，并将理论输出值划分为固定输出和可调输出两部分，固定输出部分是为了保证系统的升温特性及系统温度控制的稳定性，可调输出部分是为了节约能源，通过炉内温度变化或温度偏差变化来判断高温烟气与工件之间的热交换程度，热交换程度包括热交换不充分即烟气温度>工件温度、热交换充分即烟气温度＝工件温度以及工件放热即烟气温度<工件温度三种状态，通过高温烟气与工件之间的热交换程度对理论输出值的可调输出部分进行实时调整，调整规则为：温度升高，热交换不充分，减小输出，可调输出值为0；温度不变，热交换充分，防止温度降低，增大输出，可调输出值为原来可调输出值的1/2；温度降低，工件将释放热量，增大输出，可调输出值不变。4.根据权利要求1所述的燃气炉窑炉膛温度计算机智能模糊控制节能方法，其特征是：所述的同周期多脉冲烧嘴均匀间隔式交叉输出方法是按以下步骤进行：①对烧嘴编号，从炉前开始，炉窑两侧的烧嘴编号分别为奇数编号依次递增和偶数编号依次递增；②对烧嘴的输出顺序进行排序，从炉前开始，炉窑同侧烧嘴依次间隔递增排序，并且炉窑异侧相邻编号烧嘴依次顺序递增排序；③计算同一控制周期T内任意时刻烧嘴的理论输出个数nt，N为控制点数，且N为偶数，n为自然数，un为各控制点的实际控制输出值，un∈[0，1]；④通过理论输出个数nt解析同一控制周期T内各时段烧嘴的实际输出个数，在周期T内各时段，将烧嘴输出个数做如下分配：t0时刻烧嘴的实际输出个数为x，tT时刻烧嘴的实际输出个数为y，剩余烧嘴个数(N-x-y)在周期