[发明专利]一种基于水泥生料燃烧的分解炉炉温快速优化控制方法

说明书

本发明公开了一种基于水泥生料燃烧的分解炉炉温快速优化控制方法。本发明首先针对复杂的水泥生料分解炉燃烧过程建立了分解炉炉温控制被控对象的状态空间模型，并定义系统约束输出和被控输出需要满足的实际生产约束条件。然后，针对系统的运行耗损定义过程预测和系统二次型滚动优化性能指标，设计水泥生料燃烧过程的分解炉炉温控制器。最终将本发明设计的控制器应用于水泥生料燃烧的分解炉炉温控制过程进行系统性能优化。本发明可以在不增加系统运行负担的基础上，增强化工过程响应能力，降低运维费用，并对水泥生料燃烧过程起到快速优化分解炉炉温控制的作用。

技术领域

本发明属于自动化技术领域，涉及一种基于水泥生料燃烧的分解炉炉温快速优化控制方法。

背景技术

化工过程是工业生产的一类重要分支，化工过程的生产质量是衡量一个企业产品合格率的重要途径，因此工厂一直都在攻克既快速又精准的控制方法，随着市场竞争的日益激烈，对生产工艺要求也是越来越高，模型预测控制和迭代学习控制等方法也已经满足不了现在的生产需求。

发明内容

本发明主要是针对传统控制方法在基于水泥生料燃烧的分解炉炉温控制过程中所出现的系统响应大时滞、大惯性和生料分解不彻底等原因，造成的水泥生产量低效、产品纯度不够和废气废渣污染严重等问题，提出了一种基于水泥生料燃烧的分解炉炉温快速优化控制方法。

本发明首先针对复杂的水泥生料分解炉燃烧过程建立了分解炉炉温控制被控对象的状态空间模型，并定义系统约束输出和被控输出需要满足的实际生产约束条件。然后，针对系统的运行耗损定义过程预测和系统二次型滚动优化性能指标，设计水泥生料燃烧过程的分解炉炉温控制器。最终将本发明设计的控制器应用于水泥生料燃烧的分解炉炉温控制过程进行系统性能优化。本发明可以在不增加系统运行负担的基础上，增强化工过程响应能力，降低运维费用，并对水泥生料燃烧过程起到快速优化分解炉炉温控制的作用。

本发明方法的步骤包括：

步骤1、建立过程对象的状态空间模型，具体方法是：

1.1.首先采集过程对象的实时运行数据，建立处理过程模型，将带干扰过程描述为以下形式：

其中，

其中x(k+1)是k+1时刻状态，x(k)是k时刻状态，y(k)是k时刻系统控制输出，u(k)和u(k-1)分别是k和k-1时刻系统控制输入，v(k)和v(k-1)分别是k和k-1时刻可以测量的外部干扰，A,B,C,D,E,F是相应维数的系统矩阵，Δ是后向差分算子。

1.2根据系统初始测量数据，得到系统的初始状态，定义如下：

{[x_initial]}＝{x₀}

1.3设计系统约束输出和被控输出需要满足的实际生产约束：

y_min(k)≤y₁(k)≤y_max(k)

u_min(k)≤u(k)≤u_max(k)

Δu_min(k)≤Δu(k)≤Δu_max(k)

其中，y_min(k)和y_max(k)分别为k时刻的最小和最大约束输出值，u_min(k)和u_max(k)分别为k时刻的最小和最大控制输入值，Δu_min(k)和Δu_max(k)分别是k时刻的控制输入增量的最小和最大值。

1.4根据步骤1.3，变换其约束形式如下：