[发明专利]一种水泥生产过程分解炉炉温显式控制方法

说明书

本发明公开了一种水泥生产过程分解炉炉温显式控制方法。本发明首先建立水泥生产过程分解炉炉温的状态空间模型，设计系统控制量约束和输出约束；然后，通过一种新型的显式PID型模型预测控制策略对系统实施控制，该策略使用模型预测控制处理系统干扰作用，并且通过将约束矩阵进行值域和核空间的分解来消除约束对于系统的影响，同时引入PID结构增强系统的整体的性能。该方法有效的处理了水泥生产过程分解炉炉温控制中的干扰以及约束问题，并且提升了系统的响应速度，使水泥生产过程分解炉炉温带来了更好的控制效果。

技术领域

本发明属于自动化技术领域，涉及一种水泥生产过程分解炉炉温显式控制方法。

背景技术

水泥生产过程是衡量一个国家工业发展水平的一项重要指标，需要研究一种又快速又精准的控制方法来提高水泥生产的效率。由于水泥生产过程的系统工况复杂多变，难以得到精确的数学模型，因此自动化程度较低；许多场合还是以现场操作人员工作经验为主进行手工调节，特别是对于窑外分解炉的温度控制过程。由于人为影响以及实际的环境影响，实际的生产过程可能存在着不同幅度的干扰与约束作用，这些实际过程中不可忽略的因素，采用常规的控制策略难以获得满意的效果，最终会影响到水泥熟料的产量、质量和能耗。基于上述问题，本发明提出一种新的分解炉炉温显式控制方法，该方法可以有效处理系统的约束问题并且消除干扰作用，改善了水泥生产过程整体的性能。

发明内容

本发明针对传统控制方法在处理干扰以及约束的不足，提出了一种水泥生产过程分解炉炉温显式控制方法。

本发明首先建立水泥生产过程分解炉炉温的状态空间模型，设计系统控制量约束和输出约束；然后，通过一种新型的显式PID型模型预测控制策略对系统实施控制，该策略使用模型预测控制处理系统干扰作用，并且通过将约束矩阵进行值域和核空间的分解来消除约束对于系统的影响，同时引入PID结构增强系统的整体的性能。该方法有效的处理了水泥生产过程分解炉炉温控制中的干扰以及约束问题，并且提升了系统的响应速度，使水泥生产过程分解炉炉温带来了更好的控制效果。

本发明方法的步骤包括：

步骤1、建立过程对象的预测模型，具体是：

1.1.采集过程对象的实时运行数据，建立处理过程模型，将带干扰的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+1)分别是k+1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设计系统控制量约束和输出约束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)