[发明专利]一种水泥生料立磨压差的智能控制方法

权利要求书

1.一种水泥生料立磨压差的智能控制方法，其特征在于，选取磨内压差为主要被控变量，外循环电流为辅助被控变量，喂料量为主要控制变量，喷水量为辅助控制变量；根据磨内压差和外循环电流信息采用产生式规则方法判断当前的生产工况；在正常工况下，采用GPC-PID控制磨内压差；

所述GPC-PID控制方法为：

A模型辨识：压差与喂料量之间的模型可表示成如下形式：

A(z^-1)＝z^-dB(z^-1)u(k-1)+C(z^-1)ξ(k)/Δ    (2)

其中

A(z^-1)＝1+a₁z^-1+…a_naz^-na

B(z^-1)＝b₀+b₁z^-1+…+b_nbz^-nb

C(z^-1)＝c₀+c₁z^-1+…+c_ncz^-nc

式中，A(z^-1)、B(z^-1)、C(z^-1)分别是na、nb和na阶的z^-1的多项式，Δ＝1-z^-1；y(k)为磨内压差，u(k)为喂料量，ξ(k)为随机干扰，d为滞后时间；

针对喂料量与磨内压差之间的控制通道，基于递推最小二乘辨识方法，利用试验数据得到喂料量与磨内压差的脉冲传递函数模型；

B优化计算：采用滚动优化策略。在当前时刻k，利用过去的输入输出信息和预测的未来输入信息，通过辨识得到的传递函数模型，预测未来的输出磨内压差y(k+j)，并将预测输出与设定输出值的参考轨迹yr(k)进行比较。应用二次性能指标进行滚动优化，性能指标函数取为：

J＝E[Y_r(k)-Y(k)][Y_r(k)-Y(k)]^T+ΔUQΔU^T    (27)

其中，Q＝Λ+diag(Q_j)z^-1，Λ＝diag(λ₁…λ_n)，N为预测时域，j＝1，2…N；i＝1，2…nb；

通过将GPC-PID控制律与传统PID控制律比较，借助GPC算法中参数的递推关系得到PID三个参数的自整定公式，从而得到当前时刻的控制增量Δu(k)，然后再与原来的控制量相加得到作用于系统的当前控制量u(k)。

2.根据权利要求1所述的一种水泥生料立磨压差的智能控制方法，其特征在于，在异常工况下，根据外循环电流的检测值与期望值之间的偏差，依据专家规则调节喷水量的大小，控制磨内压差与外循环电流平衡，实现对压差的控制。

3.根据权利要求1或2任1项所述的一种水泥生料立磨压差的智能控制方法，其特征在于，所述专家规则为由经验值确定的调节规则表。

4.根据权利要求1所述的一种水泥生料立磨压差的智能控制方法，其特征在于，所述根据磨内压差和外循环电流信息采用产生式规则方法判断当前的生产工况的方法为：如果压差高于下限Plower且低于上限Pupper，则当前工况为正常工况；如果压差低于下限Plower且外循环电流大于上限Iupper，则当前工况为异常工况。

5.根据权利要求4所述的一种水泥生料立磨压差的智能控制方法，其特征在于，所述压差的上限Pupper、下限Plower，外循环电流的上限Iupper等边界视生产条件根据专家经验给定。

6.根据权利要求1所述的一种水泥生料立磨压差的智能控制方法，其特征在于，所述GPC-PID控制过程为

步骤1，初始化：设置工况识别模块所需的参数上下限值；

设置正常工况下，GPC-PID算法用到参数的初始值；

设置异常工况下，专家规则中的参数值；

步骤2，读取压差y(k)，喂料量u(k)，外循环电流I和喷水量的采样值；

步骤3，利用步骤2读取的数据，根据

在线估计

Δy(k)＝-a₁Δy(k-1)+bΔu(k-1-d)+ξ(k)    (6)

中的参数a₁和b；

步骤4，利用步骤3估计的参数，按丢番方程

1＝E_j(z^-1)A(z^-1)Δ+z^-jF_j(z^-1)        (7)

E_j(z^-1)B(z^-1)＝G_j(z^-1)+z^-jH_j(z^-1)

其中，

E_j(z^-1)＝1+e₁z^-1+...+e_j-1z^-j+1

Fj(z-1)=f0jz-1+...+fnajz-na]]>

G_j(z^-1)＝g₀+g₁z^-1+...+g_j-1z^-j+1

Hj(z-1)=h0jz-1+...+hnb-1jz-nb+1]]>

和

E_j+1(z^-1)＝E_j(z^-1)+e_jz^-j          (21)

S_j+1(z^-1)＝z[S_j(z^-1)-A(z^-1)Δ]    (22)

g_j＝h_j，0+b₀e_j                    (24)

h_j+1，i＝h_j，i+1+b_i+1e_j-g_j        (25)

递推求解E_j(z^-1)、G_j(z^-1)、F_j(z^-1)和H_j(z^-1)；

步骤5，利用

Kp=-Σj=1Npj(f1j+2f2j)]]>

Ki=Σj=1Npj---(18)]]>

Kd=Σj=1Npjf2j]]>

求解GPC-PID控制器的K_p、K_i、K_d参数；

步骤6，利用

Δu(k)Σj=1Npj(yr(k)-y(k))-[Σj=1Npjf2j(1-z-1)-Σj=1Npj(f1j+2f2j)]y(k)---(19)]]>

计算喂料量u(k)；

步骤7，令k＝k+1，返回步骤2。