[发明专利]基于时序趋势特征提取的烧结终点模糊控制方法及系统

说明书

本发明提供了基于时序趋势特征提取的烧结终点模糊控制方法。本发明以台车速度为控制量，烧结终点为控制目标。首先利用曼‑肯德尔Mann‑Kendall检验方法提取局部趋势特征值和全局趋势特征值。然后以置信度为基准来对趋势特征值进行模糊子集划分，同时根据实际需求对烧结终点平均偏差和台车速度控制量进行均匀的模糊子集划分。最后以局部趋势特征值，全局趋势特征值和烧结终点平均偏差为决策输入量，台车速度控制量为输出量，设计三输入一输出的模糊控制器。本发明用时间序列趋势特征表示了烧结过程中不可测的外部扰动，给烧结终点控制提供了有效的决策依据，具有重要的经济价值和应用价值。

技术领域

本发明涉及钢铁烧结生产过程控制领域，具体涉及基于时序趋势特征提取的烧结终点模糊控制方法及系统。

背景技术

天然优质富矿铁矿石是不可再生资源，可以直接入炉炼铁，但随着开采越来越少，产量逐年降低。烧结是从劣质铁矿中获得优质人造铁矿的主要途径。烧结是一种热凝聚过程，应用于铁矿石，返回的烧结矿，助熔剂和固体燃料(焦炭)的混合物。烧结过程的目的是制造具有合适特性(热，机械，物理和化学)的产品，以供给高炉。

烧结过程是一系列复杂的物理化学反应。烧结过程的热状态直接反映了烧结过程的燃烧情况。烧结终点是烧结过程热状态的最重要参数，这是烧结机上混合原料完全烧结的第一个位置。如果烧结终点在目标位置前面，则烧结机有效面积未充分利用，利用率下降；如果烧结终点在目标位置后面，那么烧结材料层在卸载时没有燃烧，返回的烧结量增加，并且产量降低。因此，稳定烧结终点具有重要的经济价值，同时如何稳定烧结终点一直是学者们研究的兴趣。

烧结过程是具有非线性、强耦合性和时滞的复杂动态系统。传统的控制方法，大多依赖操作人员的手动控制方式。这致使烧结终点的控制效果在很大程度上仍依赖于个人经验、判断水平、心理素质和责任强度等人为因素。这样的控制方式随机性大，难以应对复杂工况变化，同时也增加了操作人员的劳动强度。这些控制方法已经无法满足烧结生产需求，需要更加准确和稳定的自动控制方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述目前烧结过程控制方式随机性大、难以应对复杂工况变化、操作人员劳动强度大的技术问题，提供基于时序趋势特征提取的烧结终点模糊控制方法及系统解决上述技术缺陷。

基于时序趋势特征提取的烧结终点模糊控制方法，包括：

步骤一、确定台车速度为控制量，烧结终点为控制目标，时序趋势特征和烧结终点平均偏差为决策输入量；

步骤二、选择曼-肯德尔Mann-Kendall检验方法作为趋势特征提取方法；

步骤三、根据时间尺度确定局部趋势特征值和全局趋势特征值；

步骤四、以置信度为基准来对趋势特征值进行模糊子集划分，同时根据实际需求对烧结终点平均偏差和台车速度控制量进行模糊子集划分；

步骤五、根据局部趋势特征值，全局趋势特征值和烧结终点平均偏差为决策输入量，台车速度控制量为输出量，根据步骤四划分的模糊子集，制定模糊规则，生成三输入一输出的模糊控制器，来进行烧结终点模糊控制。

进一步的，步骤二具体包括：

S21、设定烧结终点时间序列为X＝{x₁,x₂,x₃,...,x_N-1,x_N}，N是样本数量，计算Mann-Kendall统计量S，

其中，sign()为符号函数，

S22、计算检验统计量Z，