[发明专利]一种基于信息物理融合的转炉炼钢优化控制系统及方法

摘要

本发明提供一种基于信息物理融合的转炉炼钢优化控制系统及方法，该系统包括物理层、感知层、执行层、网络层和监控层；物理层为转炉装置；感知层为转炉感知机构；执行层包括控制器、顶吹压缩机、底吹压缩机、阀门和钢水加热装置；网络层包括无线通讯模块和云服务器；监控层包括上位机和移动终端；该方法：实时采集转炉装置的转炉初始操作变量、终点钢水温度和终点钢水碳含量；构建终点钢水温度预测模型和终点钢水碳含量预测模型，利用分布估计算法对转炉初始操作变量进行优化，根据最优的初始操作变量控制钢水加热装置、控制顶吹压缩机和底吹压缩机，实时监控转炉执行机构。提高了可扩展能力、提高了优化效率，增强了转炉优化控制系统的稳定性。

主权项

1.一种基于信息物理融合的转炉炼钢优化控制系统，其特征在于，包括物理层、感知层、执行层、网络层和监控层；所述物理层为转炉装置；所述感知层为转炉感知机构；所述执行层为转炉执行机构，包括控制器、顶吹压缩机、底吹压缩机、阀门和钢水加热装置；所述网络层，包括无线通讯模块和云服务器；所述监控层，包括上位机和移动终端；所述转炉感知机构的输出端连接所述控制器的输入端；所述控制器的输出端分别连接阀门的一端和钢水加热装置的输入端；所述阀门的另一端连接顶吹压缩机的输入端和底吹压缩机的输入端；所述转炉感知机构，用于实时采集转炉装置的转炉初始操作变量、终点钢水温度和终点钢水碳含量，发送至控制器；所述操作变量包括氧枪高度、顶吹裕度、底吹裕度和投料量；所述无线通讯模块，设置于控制器上，用于实现控制器与上位机的无线通讯；所述控制器，用于将采集的转炉装置的转炉初始操作变量、终点钢水温度和终点钢水碳含量传送至上位机；根据优化后的初始操作变量控制钢水加热装置、通过阀门控制顶吹压缩机和底吹压缩机；所述移动终端，用于设置目标钢水温度和目标钢水碳含量，发送至上位机；远程登录网络共享云服务器，通过设定上位机采样时间、操作优化的采样时间、历史数据传送时间和优化数据传送时间实现移动终端对云服务器的监控；所述云服务器，用于存储采集的转炉装置的转炉初始操作变量、终点钢水温度和终点钢水碳含量；存储优化后的转炉初始操作变量；根据移动终端设定的上位机采样时间、操作优化的采样时间、历史数据传送时间和优化数据传送时间设定标志位，实现对上位机采样过程、操作优化过程、数据传送过程的控制；所述上位机，用于将获取的转炉装置的转炉初始操作变量、终点钢水温度和终点钢水碳含量作为历史数据传送云服务器；读取云服务器中的历史数据，构建终点钢水温度操作优化模型和终点钢水碳含量操作优化模型，建立转炉炼钢稳态操作优化模型，将终点钢水温度计算值与终点钢水温度的偏差最小值和终点钢水碳含量计算值与终点钢水碳含量的偏差最小值作为目标函数，利用分布估计算法对转炉初始操作变量进行优化，得到优化后的转炉初始操作变量，将其传送至控制器和云服务器，并显示。