焦炉集气管压力智能解耦控制系统的应用last.doc

焦炉集气管压力智能解耦控制系统的应用*基金项目：国家杰出青年基金项目（60425310）和教育部青年教师奖项目(教人[2002]5号)
作者简介：周国雄（1980-），男，湖南郴州人，助教，从事复杂工业过程的控制技术及应用
论文联系人：赖旭芝，女，教授，电话：[phone]，email：[e-mail]

周国雄赖旭芝曹卫华吴敏
（中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙，410083）
摘要：针对某钢铁焦炉集气管压力系统具有强耦合、强干扰、典型非线性的特点，结合了模糊控制、PID控制、解耦控制、专家控制的优点，提出了集气管压力的智能解耦控制方法，并将该方法应用于1号、2号焦炉智能解耦控制器．实际运行结果表明，当焦炉开盖、关盖、外送压力、煤气流量等因素引起集气管压力波动时，系统能迅速调节蝶阀开度使压力在15s内能达到稳定，并且能够保证集气管压力稳定在工艺要求波动范围内。
关键词：集气管压力；智能解耦控制；模糊控制；专家控制
中图分类号：TP229文献标识码：A文章编号：1672-7207（2006）03--
ApplicationofanintelligentdecouplingcontrolSystemfor
coke-ovencollectorpressure
ZHOUGuo-xiong,LaiXu-zhi,CAOWei-hua,WUMin
（SchoolofInformationScienceandEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410083,China)
Abstract:Thecollectorpressuresystemofcoke-ovenisastronglycoupled,disturbedandnon-linearsystem。Basedonthecharacteristicsanintelligentdecouplingcontrolmethodwhichincorporatesfuzzycontrol,PIDcontrol,decouplingcontrolwithexpertcontrolwasproposed。Theactualoperationresultsshowthatwhentheexternfacotorssuchasthecoke-ovenopeningorclosingthecover,thepressureforsendoff,gasfluxcausethepressurefluctuate,thesystemcanmakethepressurestablein15sinthetechnologicalrequirementscopethroughaccommodatingthecorrespondingbutterfly-valve。
Keyword：gascollectorpressure;intelligentdecouplingcontrol;fuzzycontrol,expertcontrol

在钢铁企业的炼焦生产过程中，焦炉集气管压力的稳定与否，直接影响到焦炉的正常生产和使用寿命。由于集气管压力系统是一个耦合严重、具有高度非线性、时变特性、扰动变化激烈且幅值大的多变量系统[1]，因此难以用常规方法控制。模糊控制精度高，适用于数学模型未知的控制对象[2]，已广泛应用于工业生产过程控制，但对于需快速抑止扰动、时变非线性对象不能获得较理想的控制效果；PID控制器结构简单、工作稳定、鲁棒性较强，使用方便，但要求获得对象数学模型；智能解耦控制通过分管控制补偿和设点动态调整，实现了焦炉组内并联解耦，但要求扰动可测[3]；专家控制是将人的感性经验和定理算法结合的一种传统的智能控制方法[4-6]，能够根据工业对象本身的时变性和不确定性以及现场干扰的随机性，控制器采用不同形式的开环与闭环控制策略，其主要优点是控制方法和知识表达的灵活性，但灵活性同时带来了设计上的随意性。在此，作者提出了一种将模糊控制、PID控制、解耦控制、专家控制相结合的模糊专家控制方法，把上述四种方法的简便性、可靠性、抗扰动快速性、灵活性融为一体，发挥各自的长处。
1控制问题描述
某钢铁公司焦化厂有1号、2号焦炉，1号和2号焦炉产量和技术指标基本一样，输气管网对称分布。1号和2号焦炉相距很近，其集气管压力耦合严重，其中任一集气管压力的变化都会引起另一集气管压力的波动。2座焦炉集气管压力原先设定值为80~120Pa，现因炉体老化，其值设定在40~80Pa之间才能防止焦炉出现跑烟、冒火现象。
集气管压力智能解耦控制系统的控制目标为实现1号和2号2座焦炉集气管压力的稳定。由于1号和2号集气管相距很近，存在严重的负耦合，