[发明专利]基于动态工况的焦炉加热燃烧过程焦炉温度预测方法

说明书

技术领域

本发明属于焦炉加热燃烧控制领域，涉及一种基于动态工况的焦炉加热燃烧过程焦炉温度预测方法。

背景技术

钢铁作为我国国民经济和国防军工发展的重要基础原料和战略物资，已广泛应用于机械、电子、建材、交通、航天、航空、国防军工等各个行业，在国民经济发展中具有十分重要的地位。焦炉是煤化学工业中极为重要的工业炉之一，是生产焦炭的关键设备，在钢铁行业中，焦炭质量直接影响着企业生产成本、产品质量以及企业经济效益的增长，焦炉加热燃烧过程优化控制对降低焦化企业生产成本和提高经济效益具有非常重要的作用。

焦炉温度是焦炉加热燃烧过程中的重要参数，如果火道温度不稳定、波动大，将导致焦炭加热不均匀，局部生焦会造成出焦时冒黑烟，直接影响焦炭质量和炉体寿命。但是在实际生产中，由于焦炉的独特结构，热电偶的安装比较困难，并且火道的温度高达1300℃左右，安装的热电偶很容易因为高温而损坏，使得这种方式的成本非常高，并且维护也很困难，在实际应用中很少采用。因此，焦炉温度的实时检测非常困难的。

本发明的方法是一种基于局部模型的动态预测方法。复杂工业过程建模时，总是希望能够覆盖所有的工况数据，因而一般采用全局建模方法。但是全局建模方法普遍存在学习时间长、泛化能力差、模型在线更新困难等问题。焦炉加热燃烧过程是一个复杂的传热和化学变化过程，焦炉炉体结构复杂、操作环境恶劣、检测手段少，并且工况多变，采用全局建模方法建立过程模型非常困难。针对焦炉加热燃烧过程的特点，基于局部建模的思想，研究新的方法和技术建立精度较高的焦炉温度动态模型，对于焦炉加热燃烧过程优化控制有极其重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种基于动态工况的焦炉加热燃烧过程焦炉温度预测方法，该基于动态工况的焦炉加热燃烧过程焦炉温度预测方法具有较高的预测精度，具有在线自适应能力。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于动态工况的焦炉加热燃烧过程焦炉温度预测方法，包括以下步骤：

步骤1：获取历史的各种工况下煤气流量和焦炉温度数据，建立样本库u_i-2、u_i-3分别是第i-2个周期的煤气流量和i-3个周期的煤气流量，y_i-1、y_i分别是第i-1周期的焦炉温度和第i周期的焦炉温度，x_i＝{u_i-1，u_i-2，y_i-1}为第i周期的输入变量；

步骤2：基于当前工作点与样本库中样本的欧式距离和变化趋势的夹角，计算当前工作点与样本库中样本的相似度；

步骤3：选取相似度最大的多个样本构造学习集；采用迭代最小二乘方法，建立基于学习集的局部线性模型；计算当前工作点对应的输出值作为焦炉加热燃烧过程焦炉温度预测值。

所述的步骤2中，对于当前工作点x_q＝[u_q-1，u_q-2，y_q-1]和样本库中的某一个样本对应的工作点，所述的样本对应的工作点即对应该样本的输入变量x_i＝{u_i-1，u_i-2，y_i-1}，

计算其中，