熱風(fēng)爐拱頂溫度組合滑?？刂撇呗?/h1>
2022-06-24 04:01:24劉新成
中阿科技論壇(中英文) 2022年6期
袁 陳 劉新成
（西門子電機(jī)〔中國〕有限公司,江蘇 揚(yáng)州 251002）
拱頂溫度是高爐熱風(fēng)爐燃燒控制過程中的重要控制變量之一，其升溫速度對格子磚的熱交換效率有直接影響，進(jìn)而影響熱風(fēng)爐的蓄熱量，最終影響送風(fēng)溫度的高低[1-2]。拱頂溫度是一個大慣性、純滯后的復(fù)雜被控對象，且在燃燒過程中與煙氣溫度存在耦合關(guān)系[3]，在工程上運(yùn)用傳統(tǒng)PID方法控制拱頂溫度難以取得較好的控制效果[4-5]。專家學(xué)者針對熱風(fēng)爐拱頂溫度控制策略進(jìn)行了深入研究。杜羅通等[6]提出一種DMC-PID串級熱風(fēng)爐拱頂溫度控制策略，將拱頂溫度作為主被控量，以燃料調(diào)節(jié)閥開度作為輔助控制量。該策略改善了拱頂溫度的響應(yīng)速度和抗干擾性能，但該控制策略參數(shù)不易及時作出調(diào)整，容易出現(xiàn)拱頂升溫過慢、空氣過剩等問題。劉丕亮等[7]提出一種熱風(fēng)爐燃燒PID參數(shù)自整定控制方法，利用對空氣流量和煤氣流量進(jìn)行優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)拱頂溫度的快速攀升，但該方法僅進(jìn)行了離線PID參數(shù)的自整定，并未設(shè)計在線PID自整定控制器。崔桂梅等[8]提出了一種基于小波濾波的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拱頂溫度模型預(yù)測控制方法。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)預(yù)處理的基礎(chǔ)上，利用小波分析方法對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波使殘留噪聲進(jìn)一步減小，同時剔除了異常值，對建立熱風(fēng)爐拱頂溫度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型起到了很好的支撐作用。仿真結(jié)果表明，拱頂溫度模型，能夠較為準(zhǔn)確的預(yù)測拱頂溫度及其變化趨勢。為此，本文提出一種組合滑?？刂撇呗裕瑢②吔梢氲狡揭苹矫媾c旋轉(zhuǎn)滑模面組合控制方法中，并通過反饋校正技術(shù)利用拱頂溫度跟蹤誤差實(shí)時更正模型參數(shù)，抑制拱頂溫度在調(diào)節(jié)過程中的超調(diào)和滑模抖振，同時設(shè)計了一種干擾附加控制方法，增強(qiáng)對外界干擾的抑制，從而達(dá)到有效提高拱頂溫度控制系統(tǒng)抑制擾動能力的目的。
1 組合滑模變結(jié)構(gòu)控制
1.1 組合滑模變結(jié)構(gòu)控制策略
針對熱風(fēng)爐拱頂溫度超調(diào)量大和模型參數(shù)易變問題，普通滑模變結(jié)構(gòu)控制僅能確保系統(tǒng)狀態(tài)在初始時刻和達(dá)到常規(guī)滑模面之后位于滑模面，而在趨近穩(wěn)定過程中只位于滑模面附近[9-11]。此外，為保證控制系統(tǒng)的“魯棒性”，常規(guī)滑模面都是以犧牲系統(tǒng)的趨近速度為代價，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定速度大為減緩。因此，為確保系統(tǒng)狀態(tài)始終位于滑模面上，且較好地解決穩(wěn)定速度和“魯棒性”之間的矛盾，應(yīng)采用組合滑?？刂芠12-13]。
高爐熱風(fēng)爐拱頂溫度參數(shù)模型如下[14]：
式中：δ為外界擾動；A、B為熱風(fēng)爐參數(shù)；x為熱風(fēng)爐輸入燃料量，y為輸出拱頂溫度。
假設(shè)拱頂溫度的設(shè)定值為d，并且設(shè)定值與系統(tǒng)輸出間的偏差為e，則有：
設(shè)滑模函數(shù)為s，根據(jù)平移滑模面和旋轉(zhuǎn)滑模面的定義可知：
由式(2)可得：
將式（3）代入式（4）可得：
1.2 基于FFRLS的組合滑模變結(jié)構(gòu)控制
為實(shí)現(xiàn)對拱頂溫度滑模函數(shù)的控制，引人趨近律，設(shè):
式中:IDI<1，K>0。
同時，為實(shí)現(xiàn)對外界擾動的抑制，從而假設(shè)外界擾動的上下界分別為FU和FL，且設(shè):
由式(7)、(8)和(9)可對式(6)進(jìn)行擾動附加控制，則新的拱頂溫度控制方案為:
下面分別以sm(k)>0和sm(k)<0兩種情況分析系統(tǒng)的準(zhǔn)滑動模態(tài)。
當(dāng)sm(k)>0、st(k)>0，則式(11)變?yōu)?
圖1 組合滑?？刂葡到y(tǒng)狀態(tài)變化圖
2 仿真分析
采用組合滑?？刂撇呗钥梢栽诒ＷC系統(tǒng)快速性的同時有效提高系統(tǒng)“魯棒性”，但由于系統(tǒng)控制表達(dá)式中的參數(shù)、未知，因此仿真時需要引入FFRLS算法對熱風(fēng)爐輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識，從而求取最終控制參數(shù)[15]。對于高爐熱風(fēng)爐拱頂溫度控制系統(tǒng)，由于現(xiàn)場干擾會造成系統(tǒng)參數(shù)時變，而FFRLS算法是在遞推最小二乘法的基礎(chǔ)上引入遺忘因子，具有辨識速度快和強(qiáng)大的非線性逼近能力，對參數(shù)時變系統(tǒng)具有很好的辨識效果[16]。其公式如下:
為保證辨識精度，引入如下性能指標(biāo)函數(shù):
式中：L為數(shù)據(jù)長度；η為遺忘因子，
將K值代入式（16），并考慮到β(k)的值在算法實(shí)現(xiàn)過程中保持不變，其值為常數(shù)，即：
則最終的拱頂溫度控制律為：
式中：
圖2 組合滑?？刂平Y(jié)構(gòu)圖
為驗(yàn)證本文所提熱風(fēng)爐拱頂溫度組合滑?？刂撇呗缘挠行?，以寶武集團(tuán)某煉鐵廠2 060 m3高爐配套的4座熱風(fēng)爐為應(yīng)用對象，拱頂溫度設(shè)定值為1 200 ℃，采用FFRLS算法對熱風(fēng)爐拱頂溫度模型參數(shù)進(jìn)行辨識，運(yùn)用本文設(shè)計的組合滑膜算法對熱風(fēng)爐拱頂溫度進(jìn)行控制，并與常規(guī)PID算法和滑模算法進(jìn)行對比仿真，算法仿真如圖3所示。為驗(yàn)證組合滑?？刂撇呗栽跓犸L(fēng)爐拱頂溫度控制系統(tǒng)中的“魯棒性”和抗干擾能力，在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行900 s時加入幅值為20%階躍干擾，比較組合滑?？刂撇呗?、常規(guī)滑模控制策略和PID控制策略的優(yōu)劣性。
由圖3可知，本文提出的組合滑模算法僅需120 s即可達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，且超調(diào)量僅為4.9%。普通滑模算法和常規(guī)PID算法分別需要400 s和420 s才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，且超調(diào)量分別為14.2%和16.6%。在算法運(yùn)行900 s時加入15%的階躍干擾模擬實(shí)際生產(chǎn)過程中的外界干擾，組合滑模算法僅需150 s即可重新達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，且超調(diào)量僅為8.3%。普通滑模算法和常規(guī)PID算法分別需要250 s和300 s才能再次達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，且超調(diào)量分別為13.1%和25%。由此可見，本文提出的組合滑模算法在熱風(fēng)爐拱頂溫度的控制中表現(xiàn)良好。
圖3 三種控制策略仿真對比
為進(jìn)一步驗(yàn)證組合滑?？刂撇呗栽诂F(xiàn)場工況發(fā)生變化時的控制效果，分別針對三種算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果如圖4所示。
由圖4可知，組合滑?？刂撇呗浴⒊Ｒ?guī)滑?？刂撇呗院蚉ID控制策略在工況第一次改變后的調(diào)節(jié)時間分別為40 s、110 s和120 s，超調(diào)量分別為0%、0%和2.1%；在工況第二次改變后的調(diào)節(jié)時間分別為50 s、155 s和170 s，超調(diào)量分別為0%、1.5%和5%。由此可見，組合滑?？刂撇呗該碛懈鼉?yōu)越的動態(tài)響應(yīng)能力，“魯棒性”更強(qiáng)，受現(xiàn)場工況變化影響更小。
圖4 拱頂溫度負(fù)荷變化仿真
3 工程應(yīng)用
為驗(yàn)證組合滑模控制策略的控制有效性，以寶武集團(tuán)某煉鐵廠2 060 m3高爐配套的4座熱風(fēng)爐為對象進(jìn)行工程應(yīng)用。在不改變原DCS系統(tǒng)硬件配置和結(jié)構(gòu)的前提下，增加一套由監(jiān)控計算機(jī)和拱頂溫度優(yōu)化控制器組成的熱風(fēng)爐拱頂溫度優(yōu)化控制系統(tǒng)。監(jiān)控計算機(jī)與優(yōu)化控制器之間采用OPC協(xié)議并通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，而現(xiàn)有PLC系統(tǒng)操作員站與優(yōu)化控制系統(tǒng)則通過OPC協(xié)議進(jìn)行信息傳輸和連接。系統(tǒng)之間具體架構(gòu)如圖5所示。
圖5 拱頂溫度優(yōu)化控制架構(gòu)
圖6和圖7是在熱風(fēng)爐額定負(fù)荷下連續(xù)16 h分別采用常規(guī)滑模控制和組合滑?？刂频墓绊敎囟葘?shí)時曲線，拱頂溫度設(shè)定值為1 200 ℃，監(jiān)測時間為8 h。
圖6 投運(yùn)前拱頂溫度趨勢圖
圖7 投運(yùn)后拱頂溫度趨勢圖
通過對比兩種控制策略下的曲線圖可知，采用常規(guī)滑?？刂茣r拱頂溫度在1 155 ℃～1 230 ℃間波動，這是由于常規(guī)滑?？刂葡到y(tǒng)無法及時抑制因換爐、負(fù)荷升降、煤氣壓力波動等帶來的拱頂溫度變化；而采用組合滑模控制時拱頂溫度僅在1 190 ℃～1 207 ℃之間波動，拱頂溫度波動范圍較小，且變化較為平緩。由上述分析可知，通過采用組合滑?？刂?，系統(tǒng)抖振較傳統(tǒng)滑?？刂乒绊敎囟冉档土?0%，且熱風(fēng)爐拱頂溫度實(shí)時曲線沒有出現(xiàn)明顯的波峰和波谷，曲線整體走勢較為平緩，拱頂溫度控制系統(tǒng)的抗干擾能力和總體穩(wěn)定性得到顯著提升。
4 結(jié)論
熱風(fēng)爐拱頂溫度控制系統(tǒng)具有純滯后、大慣性等特點(diǎn)，且在熱風(fēng)爐運(yùn)行過程中容易受到換爐等外界擾動因素影響，導(dǎo)致拱頂溫度頻繁波動。鑒于常規(guī)PID控制策略不能很好地對拱頂溫度進(jìn)行控制，本文提出了一種基于組合滑模控制的熱風(fēng)爐拱頂溫度控制策略，并利用Matlab軟件對該策略進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該控制策略對拱頂溫度的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間等動態(tài)性能指標(biāo)有較好的控制效果。將本文提出的控制策略應(yīng)用于寶武集團(tuán)某煉鐵廠2 060 m3高爐配套的4座熱風(fēng)爐上，拱頂溫度控制偏差在±10 ℃以內(nèi)，有效提高了高爐熱風(fēng)爐拱頂溫度控制系統(tǒng)的抗干擾性和穩(wěn)定性。
猜你喜歡
船舶主機(jī)溫度控制方法優(yōu)化艦船科學(xué)技術(shù)(2022年20期)2022-11-28 08:22:00 頂燃式熱風(fēng)爐分級燃燒技術(shù)應(yīng)用山東冶金(2022年1期)2022-04-19 13:40:26 方斗山隧道拱頂FLAC沉降模擬及修正科技研究·理論版(2021年20期)2021-04-20 01:12:46 三座熱風(fēng)爐采用“一燒兩送熱并聯(lián)”創(chuàng)新工藝天津冶金(2020年2期)2020-04-24 02:27:28 萊鋼1880m3高爐熱風(fēng)爐烘爐實(shí)踐山東冶金(2019年3期)2019-07-10 00:53:54 立式圓筒拱頂儲罐排版技術(shù)及控制方法石油化工建設(shè)(2017年5期)2018-01-26 07:07:03 鍛造溫度控制制造技術(shù)與機(jī)床(2017年3期)2017-06-23 08:11:38 大型拱頂儲罐三角形板式節(jié)點(diǎn)網(wǎng)殼正裝施工工藝石油化工建設(shè)(2017年6期)2017-04-12 05:30:17 地鐵隧道施工拱頂下沉值的分析與預(yù)測研究現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化(2016年6期)2016-05-17 05:36:11 關(guān)于熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的分析現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化(2016年2期)2016-05-17 05:34:13
袁 陳 劉新成
（西門子電機(jī)〔中國〕有限公司,江蘇 揚(yáng)州 251002）
拱頂溫度是高爐熱風(fēng)爐燃燒控制過程中的重要控制變量之一，其升溫速度對格子磚的熱交換效率有直接影響，進(jìn)而影響熱風(fēng)爐的蓄熱量，最終影響送風(fēng)溫度的高低[1-2]。拱頂溫度是一個大慣性、純滯后的復(fù)雜被控對象，且在燃燒過程中與煙氣溫度存在耦合關(guān)系[3]，在工程上運(yùn)用傳統(tǒng)PID方法控制拱頂溫度難以取得較好的控制效果[4-5]。專家學(xué)者針對熱風(fēng)爐拱頂溫度控制策略進(jìn)行了深入研究。杜羅通等[6]提出一種DMC-PID串級熱風(fēng)爐拱頂溫度控制策略，將拱頂溫度作為主被控量，以燃料調(diào)節(jié)閥開度作為輔助控制量。該策略改善了拱頂溫度的響應(yīng)速度和抗干擾性能，但該控制策略參數(shù)不易及時作出調(diào)整，容易出現(xiàn)拱頂升溫過慢、空氣過剩等問題。劉丕亮等[7]提出一種熱風(fēng)爐燃燒PID參數(shù)自整定控制方法，利用對空氣流量和煤氣流量進(jìn)行優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)拱頂溫度的快速攀升，但該方法僅進(jìn)行了離線PID參數(shù)的自整定，并未設(shè)計在線PID自整定控制器。崔桂梅等[8]提出了一種基于小波濾波的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拱頂溫度模型預(yù)測控制方法。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)預(yù)處理的基礎(chǔ)上，利用小波分析方法對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波使殘留噪聲進(jìn)一步減小，同時剔除了異常值，對建立熱風(fēng)爐拱頂溫度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型起到了很好的支撐作用。仿真結(jié)果表明，拱頂溫度模型，能夠較為準(zhǔn)確的預(yù)測拱頂溫度及其變化趨勢。為此，本文提出一種組合滑?？刂撇呗裕瑢②吔梢氲狡揭苹矫媾c旋轉(zhuǎn)滑模面組合控制方法中，并通過反饋校正技術(shù)利用拱頂溫度跟蹤誤差實(shí)時更正模型參數(shù)，抑制拱頂溫度在調(diào)節(jié)過程中的超調(diào)和滑模抖振，同時設(shè)計了一種干擾附加控制方法，增強(qiáng)對外界干擾的抑制，從而達(dá)到有效提高拱頂溫度控制系統(tǒng)抑制擾動能力的目的。
1 組合滑模變結(jié)構(gòu)控制
1.1 組合滑模變結(jié)構(gòu)控制策略
針對熱風(fēng)爐拱頂溫度超調(diào)量大和模型參數(shù)易變問題，普通滑模變結(jié)構(gòu)控制僅能確保系統(tǒng)狀態(tài)在初始時刻和達(dá)到常規(guī)滑模面之后位于滑模面，而在趨近穩(wěn)定過程中只位于滑模面附近[9-11]。此外，為保證控制系統(tǒng)的“魯棒性”，常規(guī)滑模面都是以犧牲系統(tǒng)的趨近速度為代價，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定速度大為減緩。因此，為確保系統(tǒng)狀態(tài)始終位于滑模面上，且較好地解決穩(wěn)定速度和“魯棒性”之間的矛盾，應(yīng)采用組合滑?？刂芠12-13]。
高爐熱風(fēng)爐拱頂溫度參數(shù)模型如下[14]：
式中：δ為外界擾動；A、B為熱風(fēng)爐參數(shù)；x為熱風(fēng)爐輸入燃料量，y為輸出拱頂溫度。
假設(shè)拱頂溫度的設(shè)定值為d，并且設(shè)定值與系統(tǒng)輸出間的偏差為e，則有：
設(shè)滑模函數(shù)為s，根據(jù)平移滑模面和旋轉(zhuǎn)滑模面的定義可知：
由式(2)可得：
將式（3）代入式（4）可得：
1.2 基于FFRLS的組合滑模變結(jié)構(gòu)控制
為實(shí)現(xiàn)對拱頂溫度滑模函數(shù)的控制，引人趨近律，設(shè):
式中:IDI<1，K>0。
同時，為實(shí)現(xiàn)對外界擾動的抑制，從而假設(shè)外界擾動的上下界分別為FU和FL，且設(shè):
由式(7)、(8)和(9)可對式(6)進(jìn)行擾動附加控制，則新的拱頂溫度控制方案為:
下面分別以sm(k)>0和sm(k)<0兩種情況分析系統(tǒng)的準(zhǔn)滑動模態(tài)。
當(dāng)sm(k)>0、st(k)>0，則式(11)變?yōu)?
圖1 組合滑?？刂葡到y(tǒng)狀態(tài)變化圖
2 仿真分析
采用組合滑?？刂撇呗钥梢栽诒ＷC系統(tǒng)快速性的同時有效提高系統(tǒng)“魯棒性”，但由于系統(tǒng)控制表達(dá)式中的參數(shù)、未知，因此仿真時需要引入FFRLS算法對熱風(fēng)爐輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識，從而求取最終控制參數(shù)[15]。對于高爐熱風(fēng)爐拱頂溫度控制系統(tǒng)，由于現(xiàn)場干擾會造成系統(tǒng)參數(shù)時變，而FFRLS算法是在遞推最小二乘法的基礎(chǔ)上引入遺忘因子，具有辨識速度快和強(qiáng)大的非線性逼近能力，對參數(shù)時變系統(tǒng)具有很好的辨識效果[16]。其公式如下:
為保證辨識精度，引入如下性能指標(biāo)函數(shù):
式中：L為數(shù)據(jù)長度；η為遺忘因子，
將K值代入式（16），并考慮到β(k)的值在算法實(shí)現(xiàn)過程中保持不變，其值為常數(shù)，即：
則最終的拱頂溫度控制律為：
式中：
圖2 組合滑?？刂平Y(jié)構(gòu)圖
為驗(yàn)證本文所提熱風(fēng)爐拱頂溫度組合滑?？刂撇呗缘挠行?，以寶武集團(tuán)某煉鐵廠2 060 m3高爐配套的4座熱風(fēng)爐為應(yīng)用對象，拱頂溫度設(shè)定值為1 200 ℃，采用FFRLS算法對熱風(fēng)爐拱頂溫度模型參數(shù)進(jìn)行辨識，運(yùn)用本文設(shè)計的組合滑膜算法對熱風(fēng)爐拱頂溫度進(jìn)行控制，并與常規(guī)PID算法和滑模算法進(jìn)行對比仿真，算法仿真如圖3所示。為驗(yàn)證組合滑?？刂撇呗栽跓犸L(fēng)爐拱頂溫度控制系統(tǒng)中的“魯棒性”和抗干擾能力，在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行900 s時加入幅值為20%階躍干擾，比較組合滑?？刂撇呗?、常規(guī)滑模控制策略和PID控制策略的優(yōu)劣性。
由圖3可知，本文提出的組合滑模算法僅需120 s即可達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，且超調(diào)量僅為4.9%。普通滑模算法和常規(guī)PID算法分別需要400 s和420 s才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，且超調(diào)量分別為14.2%和16.6%。在算法運(yùn)行900 s時加入15%的階躍干擾模擬實(shí)際生產(chǎn)過程中的外界干擾，組合滑模算法僅需150 s即可重新達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，且超調(diào)量僅為8.3%。普通滑模算法和常規(guī)PID算法分別需要250 s和300 s才能再次達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，且超調(diào)量分別為13.1%和25%。由此可見，本文提出的組合滑模算法在熱風(fēng)爐拱頂溫度的控制中表現(xiàn)良好。
圖3 三種控制策略仿真對比
為進(jìn)一步驗(yàn)證組合滑?？刂撇呗栽诂F(xiàn)場工況發(fā)生變化時的控制效果，分別針對三種算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果如圖4所示。
由圖4可知，組合滑?？刂撇呗浴⒊Ｒ?guī)滑?？刂撇呗院蚉ID控制策略在工況第一次改變后的調(diào)節(jié)時間分別為40 s、110 s和120 s，超調(diào)量分別為0%、0%和2.1%；在工況第二次改變后的調(diào)節(jié)時間分別為50 s、155 s和170 s，超調(diào)量分別為0%、1.5%和5%。由此可見，組合滑?？刂撇呗該碛懈鼉?yōu)越的動態(tài)響應(yīng)能力，“魯棒性”更強(qiáng)，受現(xiàn)場工況變化影響更小。
圖4 拱頂溫度負(fù)荷變化仿真
3 工程應(yīng)用
為驗(yàn)證組合滑模控制策略的控制有效性，以寶武集團(tuán)某煉鐵廠2 060 m3高爐配套的4座熱風(fēng)爐為對象進(jìn)行工程應(yīng)用。在不改變原DCS系統(tǒng)硬件配置和結(jié)構(gòu)的前提下，增加一套由監(jiān)控計算機(jī)和拱頂溫度優(yōu)化控制器組成的熱風(fēng)爐拱頂溫度優(yōu)化控制系統(tǒng)。監(jiān)控計算機(jī)與優(yōu)化控制器之間采用OPC協(xié)議并通過工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，而現(xiàn)有PLC系統(tǒng)操作員站與優(yōu)化控制系統(tǒng)則通過OPC協(xié)議進(jìn)行信息傳輸和連接。系統(tǒng)之間具體架構(gòu)如圖5所示。
圖5 拱頂溫度優(yōu)化控制架構(gòu)
圖6和圖7是在熱風(fēng)爐額定負(fù)荷下連續(xù)16 h分別采用常規(guī)滑模控制和組合滑?？刂频墓绊敎囟葘?shí)時曲線，拱頂溫度設(shè)定值為1 200 ℃，監(jiān)測時間為8 h。
圖6 投運(yùn)前拱頂溫度趨勢圖
圖7 投運(yùn)后拱頂溫度趨勢圖
通過對比兩種控制策略下的曲線圖可知，采用常規(guī)滑?？刂茣r拱頂溫度在1 155 ℃～1 230 ℃間波動，這是由于常規(guī)滑?？刂葡到y(tǒng)無法及時抑制因換爐、負(fù)荷升降、煤氣壓力波動等帶來的拱頂溫度變化；而采用組合滑模控制時拱頂溫度僅在1 190 ℃～1 207 ℃之間波動，拱頂溫度波動范圍較小，且變化較為平緩。由上述分析可知，通過采用組合滑?？刂?，系統(tǒng)抖振較傳統(tǒng)滑?？刂乒绊敎囟冉档土?0%，且熱風(fēng)爐拱頂溫度實(shí)時曲線沒有出現(xiàn)明顯的波峰和波谷，曲線整體走勢較為平緩，拱頂溫度控制系統(tǒng)的抗干擾能力和總體穩(wěn)定性得到顯著提升。
4 結(jié)論
熱風(fēng)爐拱頂溫度控制系統(tǒng)具有純滯后、大慣性等特點(diǎn)，且在熱風(fēng)爐運(yùn)行過程中容易受到換爐等外界擾動因素影響，導(dǎo)致拱頂溫度頻繁波動。鑒于常規(guī)PID控制策略不能很好地對拱頂溫度進(jìn)行控制，本文提出了一種基于組合滑模控制的熱風(fēng)爐拱頂溫度控制策略，并利用Matlab軟件對該策略進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，該控制策略對拱頂溫度的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間等動態(tài)性能指標(biāo)有較好的控制效果。將本文提出的控制策略應(yīng)用于寶武集團(tuán)某煉鐵廠2 060 m3高爐配套的4座熱風(fēng)爐上，拱頂溫度控制偏差在±10 ℃以內(nèi)，有效提高了高爐熱風(fēng)爐拱頂溫度控制系統(tǒng)的抗干擾性和穩(wěn)定性。
猜你喜歡
艦船科學(xué)技術(shù)(2022年20期)2022-11-28 08:22:00
山東冶金(2022年1期)2022-04-19 13:40:26
科技研究·理論版(2021年20期)2021-04-20 01:12:46
天津冶金(2020年2期)2020-04-24 02:27:28
山東冶金(2019年3期)2019-07-10 00:53:54
石油化工建設(shè)(2017年5期)2018-01-26 07:07:03
制造技術(shù)與機(jī)床(2017年3期)2017-06-23 08:11:38
石油化工建設(shè)(2017年6期)2017-04-12 05:30:17
現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化(2016年6期)2016-05-17 05:36:11
現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化(2016年2期)2016-05-17 05:34:13
