[发明专利]一种直流中空电极电石炉智能控制方法

说明书

技术领域

本发明属于自动控制技术领域，特别涉及一种直流中空电极电石炉智能控制方法。

背景技术

现有的大型密闭矿热炉由于模型复杂难以建模，常用的如PID等工业控制方法效果非常不理想等原因，普遍采用工人根据测量仪表显示的工况数据结合工人的工作经验，手动的控制电极的升降，同时块状原料间接触面积小，无法充分利用能源。这种控制方法的控制精度低，容易引发电极软硬断事故，同时也造成炉况不稳定、能耗居高不下。这些问题提高了企业的生产成本，直接影响企业的经济效益。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种直流中空电极电石炉智能控制方法，主要解决了背景技术中工人手动控制无法解决的电极软硬断事故频发、炉况不稳定、能耗高这三个问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种直流中空电极电石炉智能控制方法，所述电石炉中设置有直流中空电极6，直流中空电极6外部设置控制其升降的升降数字油缸3，粉料料斗12通过带有流量传感器9和粉料料斗阀门11的粉料输料管10连接直流中空电极6中空部分的顶端向其中供料，在直流中空电极6上设置直流电流互感器5获取直流中空电极6上的实时电流I，同时利用温度传感器获取电石炉内的实时温度T，通过选择若干隐层节点，建立BP神经网络，利用经验数据对神经网络进行训练，当误差足够小时，完成训练过程，训练好的神经网络载入控制器，然后将电流I和温度T送入控制器内进行神经网络的运算或者查表得到直流中空电极6的升降长度L和粉料加料速度G两个控制输出，最终控制器通过向升降数字油缸驱动器4发送相应指令使得升降数字油缸3控制直流中空电极6升降指定的长度从而实现对升降长度L的调节，通过向粉料料斗阀门11发送相应指令控制其开度从而实现对粉料加料速度G的调节。

本发明隐层节点的选择没有固定的方法，需要根据应用要求的精度和样本数对隐层节点的个数进行选择。在本发明的应用中，BP网络逼近的是一个变化不是很剧烈的控制系统经验数据，因此本发明在应用中采用的方法是初始时选择足够多的隐层节点数，如20个。在网络完成训练之后，将权值太小以至于所起作用小于预期的隐层节点删除后得到的网络投入使用。

所述BP神经网络的训练过程是：

建立输入输出样本，其中输入为电流I和温度T，输出为升降长度L和粉料加料速度G；

向样本中输入事先已知的大量经验数据，计算各层的输出

计算各层输出之间的误差；

调整各层权值直至误差小于指定的值。

在BP神经网络投入使用前，将可能的输入离散化为网格点，并算出每个网格点的输出做成表格保存在控制器中，控制器在线工作时，直接将输入对应查表得到控制输出。

所述直流中空电极6外还设置有下摩擦带7和上摩擦带8，并在下摩擦带7和上摩擦带8直接设置压放数字油缸1，下摩擦带7松开而上摩擦带8抱紧后，压放数字油缸1通过泄油带动整个电极下降指定的距离；而下摩擦带7抱紧上摩擦带8松开后，压放数字油缸1通过将油压入带动上摩擦带8回到原来的位置，为下一次压放做好准备。压放数字油缸驱动器2是连接控制器和压放数字油缸1的部件，对控制器传来的数字指令进行解析并精确控制压放数字油缸的动作。

所述控制器可为PLC。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.采用直流电流互感器替代电流表实现对直流电极的超大电流的精确测量。

2.采用的数字油缸实现对电极升降的精确控制。

3.把传统的手动控制升降操作改成PLC控制，避免工人操作失误引起的安全问题。

4.引入一种智能控制方法，在对象模型难以建立的情况下实现精准的控制。

5.引入一种稳定高效的控制实现策略，极大减小对PLC性能和资源的要求。

6.粉料原料的精确使用，极大的提高了生产效率。

7.根据实时工况调节粉料加料速度，可以有效防止粉料堆积，同时很好的维持炉温，提高能源利用率。

附图说明

图1是本发明中与电石炉电极控制相关的传感器与执行器安装部署示意图。

图2是本发明用于直流中空电极电石炉智能控制的BP神经网络结构图。

图3是用于直流中空电极电石炉智能控制的BP神经网络训练流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

首先对本发明控制方法基于的基础原理进行介绍。