[发明专利]高炉炉温优化控制方法

说明书

技术领域

本发明属于信息技术领域，涉及到一种能对高炉炉温控制系统进行建模，并自动生成喷煤量、鼓风量、冷却水水流量的用量配方的高炉炉温的优化控制方法，可用于高炉炼铁行业。

背景技术

随着现代高炉炉温控制技术的进一步发展，高炉炼铁企业对生铁质量的要求越来越高。铁水的质量是否满足要求，关键在于炉温的预测及控制环节。炉温过高或过低都不利于高炉的正常生产。影响高炉炉温的因素包括：喷煤量、鼓风量、冷却水水流量。若这三个用量配方不稳定，则会直接影响高炉炉温的不稳定。而现今高炉炼铁企业的炉温控制主要依靠历史数据，根据经验指导工长来实现，响应速度慢，误差范围大，不适合高炉炼铁企业信息化发展的要求。

发明内容

本发明的目的就是针对由人工经验来决定温度控制的不足，提供一种高炉炉温优化控制方法。

本发明方法考虑了实际参数的时滞性和不确定性，通过建立阶梯式动态矩阵预测控制算法的预测模型对高炉炉温进行预测，然后通过滚动优化，反馈校正等环节，从而保证得出最优的稳定的喷煤量，鼓风量，冷却水水流量这三个因素的用量。

本发明的具体步骤是：

(1)采集高炉炉温控制运行的喷煤量、鼓风量和冷却水水流量的参数，用欧式空间对其进行不确定性度量，建立容许控制集Ω，描述如下：Ω＝{ΔA_i(k)∈R^n×n，h(k)∈R，i＝0，1，2|||ΔA_i(k)||＜∞，0＜h(k)＜h}

其中ΔA₀(k)表示范数有界的温度输出参数的不确定性，ΔA₁(k)表示范数有界的控制输入参数的不确定性，ΔA₂(k)表示范数有界的控制量时滞参数的不确定性，h(k)表示时变时滞，h表示时滞上界，R^n×n表示欧式空间；

ΔA(k)＝[ΔA₀(k)，ΔA₁(k)，ΔA₂(k)]^T

ΔA_i(k)＝E_iF(t)W_i

其中，E_i∈R^n×1和W_i∈R^1×n是已知可测的实参数，F(t)是具有Lebesgue可测元的不确定性，满足||F(t)||＜I。

(2)建立预测模型，具体方法是：以喷煤量、鼓风量和冷却水水流量为控制输入量，十字测温仪观测温度为输出量，在容许控制集Ω的范围内，建立基于最小二乘法的离散差分形式的不确定时滞受控自回归滑动平均模型(CARMA)：

[A₀(z^-1)+ΔA₀(z^-1)]y(k)＝[A₁(z^-1)+ΔA₁(z^-1)]u(k)+[A₂(z^-1)+ΔA₂(z^-1)]u(k-h(k))

其中y(k)表示十字测温仪观测到的温度值，u(k)表示控制输入变量，u(k-h(k))表示控制输入变量的时滞，A₀(z^-1)、A₁(z^-1)和A₂(z^-1)表示通过辨识得到的已知的实参数矩阵；

y(k)＝[y₁(k)，y₂(k)，…y_n(k)]^T；y_i(k)∈R^n×1，i＝1，2，…n；

u(k)＝[u₁(k)，u₂(k)，u₃(k)]^T，u₁(k)∈R^m×1，u₂(k)∈R^m×1，u₃(k)∈R^m×1，