基于性能評(píng)估的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于性能評(píng)估的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，通過(guò)采集火道溫度運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，建立基于信息熵的多屬性性能評(píng)估模型，采集當(dāng)前火道溫度運(yùn)行的數(shù)據(jù)，利用基于信息熵的多屬性性能評(píng)估模型判斷當(dāng)前控制系統(tǒng)性能等級(jí)，依據(jù)當(dāng)前控制系統(tǒng)性能建立多目標(biāo)優(yōu)化模型，采用遺傳算法對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中的控制器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)火道溫度；應(yīng)利用本方法使生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制器參數(shù)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，達(dá)到了火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的，有效地提高了煉焦生產(chǎn)的自動(dòng)化程度與煉焦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)采用基于信息熵的在線性能評(píng)估模型，準(zhǔn)確的評(píng)估了煉焦生產(chǎn)過(guò)程中控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，為控制器參數(shù)的優(yōu)化提供了依據(jù)。
【專利說(shuō)明】基于性能評(píng)估的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程控制領(lǐng)域，涉及一種基于性能評(píng)估的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]焦炭作為鋼鐵的冶煉原料廣泛的應(yīng)用于高爐煉鐵、有色金屬冶煉、電石、鑄造、氣化等工業(yè)領(lǐng)域，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。在鋼鐵行業(yè)中，焦炭質(zhì)量直接影響著企業(yè)產(chǎn)品成本、生產(chǎn)質(zhì)量，制約著企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)。設(shè)計(jì)焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程優(yōu)化控制系統(tǒng)穩(wěn)定焦?fàn)t火道溫度對(duì)降低焦化企業(yè)生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟(jì)效益具有非常重要的作用。
[0003]焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度是影響焦炭質(zhì)量和煉焦能耗最重要的過(guò)程參數(shù)，如果火道溫度不穩(wěn)定、波動(dòng)大，將導(dǎo)致焦炭加熱不均勻，局部生焦會(huì)造成出焦時(shí)冒黑煙，直接影響焦炭質(zhì)量和爐體壽命。由于頻繁的裝煤、推焦或機(jī)器故障、電氣故障等原因，焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度易產(chǎn)生較大的波動(dòng)。
[0004]針對(duì)于這種問(wèn)題煉焦現(xiàn)場(chǎng)通常采取的方法通過(guò)人工過(guò)調(diào)整控制參數(shù)以減小火道溫度的波動(dòng)，但這種方法很依賴于人工經(jīng)驗(yàn)。在調(diào)節(jié)控制器參數(shù)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員首先會(huì)根據(jù)火道溫度判斷系統(tǒng)運(yùn)行是否在正常，若系統(tǒng)運(yùn)行異常，則通過(guò)調(diào)節(jié)控制器參數(shù)，減小控制系統(tǒng)的火道溫度波動(dòng)，以使系統(tǒng)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。這種人工調(diào)節(jié)控制參數(shù)、穩(wěn)定火道溫度的方法依賴于現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，不利于控制系統(tǒng)的及時(shí)調(diào)整，可能會(huì)影響到煉焦生產(chǎn)。因此，發(fā)明一種焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程智能化、提高生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量有著重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種基于性能評(píng)估的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，其目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程的火道溫度只能依靠人工判斷來(lái)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過(guò)程依賴于技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)，影響煉焦生產(chǎn)效率和質(zhì)量的問(wèn)題。
[0006]一種基于性能評(píng)估的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，通過(guò)采集火道溫度運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，建立基于信息熵的多屬性性能評(píng)估模型，采集當(dāng)前火道溫度運(yùn)行的數(shù)據(jù)，利用基于信息熵的多屬性性能評(píng)估模型判斷當(dāng)前控制系統(tǒng)性能等級(jí)，依據(jù)當(dāng)前控制系統(tǒng)性能建立多目標(biāo)優(yōu)化模型，采用遺傳算法對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中的控制器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)火道溫度；
[0007]調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中的控制器參數(shù)的具體步驟如下:
[0008]步驟1:建立多目標(biāo)優(yōu)化模型；
[0009]步驟2:以控制系統(tǒng)的控制器參數(shù)X = [X1, X2, X3]作為種群個(gè)體，X1和X2分別是控制器中的輸入量火道溫度偏差和火道溫度偏差率的量化因子，X3是控制器輸出量的比例因子，采用隨機(jī)的方式建立初始化種群，并計(jì)算種群中的每個(gè)個(gè)體分別對(duì)應(yīng)的步驟I中的每個(gè)目標(biāo)值，種群個(gè)體數(shù)量NP的取值為40 ；[0010]本實(shí)例中采用差分進(jìn)化算法生成控制器參數(shù)的初始化種群的方法如下式所示:
[0011 ]
【權(quán)利要求】
1.一種基于性能評(píng)估的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，通過(guò)采集火道溫度運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，建立基于信息熵的多屬性性能評(píng)估模型，采集當(dāng)前火道溫度運(yùn)行的數(shù)據(jù)，利用基于信息熵的多屬性性能評(píng)估模型判斷當(dāng)前控制系統(tǒng)性能等級(jí)，依據(jù)當(dāng)前控制系統(tǒng)性能建立多目標(biāo)優(yōu)化模型，采用遺傳算法對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中的控制器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)火道溫度； 調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中的控制器參數(shù)的具體步驟如下: 步驟1:建立多目標(biāo)優(yōu)化模型； 步驟2:以控制系統(tǒng)的控制器參數(shù)X = [X1, X2, X3]作為種群個(gè)體，X1和X2分別是控制器中的輸入量火道溫度偏差和火道溫度偏差率的量化因子，X3是控制器輸出量的比例因子，采用隨機(jī)的方式建立初始化種群，并計(jì)算種群中的每個(gè)個(gè)體分別對(duì)應(yīng)的步驟I中的每個(gè)目標(biāo)值，種群個(gè)體數(shù)量NP的取值范圍為20~50 ; 步驟3:隨機(jī)選取種群中兩組不同的控制系統(tǒng)的控制器參數(shù)，采用差分策略，計(jì)算下一代個(gè)體，將個(gè)體進(jìn)行交叉操作后得到中間種群； 步驟4:將中間種群中NP組控制器參數(shù)和上一代中的NP組參數(shù)組成種群規(guī)模為2NP的臨時(shí)種群，根據(jù)個(gè)體的優(yōu)劣等級(jí)和擁擠距離進(jìn)行排序，從臨時(shí)種群中選擇排列在前NP組的控制器參數(shù)作為下一代種群，完成一次迭代； 步驟5:當(dāng)?shù)螖?shù)大于或等于設(shè)定的最大迭代次數(shù)時(shí)，以優(yōu)劣等級(jí)為I的控制器參數(shù)作為多目標(biāo)優(yōu)化模型的解，否則，返回步驟3 ; 所述多目標(biāo)優(yōu)化模型包括以下兩種: I)當(dāng)控制系統(tǒng)性能等級(jí)B的取值屬于(0.2，0.6)時(shí)，則采用如下式所示的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程優(yōu)化模型:

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于性能評(píng)估的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述基于信息熵的多屬性性能評(píng)估模型的建立步驟如下: 步驟1:分別計(jì)算各個(gè)性能指標(biāo)Jx，按照隸屬度函數(shù)，確定控制系統(tǒng)性能指標(biāo)的關(guān)系矩陣Q;
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于性能評(píng)估的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述隸屬度函數(shù)是指:當(dāng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)值Jx小于a時(shí)，控制系統(tǒng)在此指標(biāo)上隸屬于“不合格”的程度為I ;當(dāng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)值Jx大于c時(shí)，控制系統(tǒng)在此指標(biāo)上隸屬于“良好”的程度為I ;當(dāng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)值Jx在a到b之間時(shí)，控制系統(tǒng)在此指標(biāo)上隸屬于“不合格”的程度為，隸屬于“合格”的程度為；
a—b當(dāng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)值Jx在b到C之間時(shí)，控制系統(tǒng)在此指標(biāo)上隸屬于“合格”的程.7......§%度為P，隸屬于“良好”的程度為I b—cc_b其中，a的取值為Jhist1x， c的取值為Jhist2x， b的取值為
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于性能評(píng)估的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述火道溫度的采集是指對(duì)m個(gè)燃燒室的焦側(cè)火道溫度或機(jī)側(cè)火道溫度進(jìn)行同時(shí)采集獲得的平均值；
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于性能評(píng)估的焦?fàn)t加熱燃燒過(guò)程火道溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述控制系統(tǒng)的性能基準(zhǔn)值Jhist4，在控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，以當(dāng)前控制系統(tǒng)中所獲得的歷史最大經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)值更新Jhist4。
【文檔編號(hào)】G05B13/04GK103631140SQ201310663987
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】雷琪, 吳敏, 李景玉, 曹衛(wèi)華, 陳鑫, 安劍奇 申請(qǐng)人:中南大學(xué)