[发明专利]一种连续退火炉温度自动控制方法

说明书

本发明涉及一种连续退火炉温度自动控制方法，属于冶金自动化技术领域。本发明的技术方案是：设计粒子群PID控制模型的粒子速度和粒子位置矢量，设计粒子群的参数范围和维度，设计粒子群算法的适应度函数和粒子更新规则，设计粒子群算法系统误差；将优化后的P、I和D参数存入连续退火炉oracle数据库后传输给连续退火炉PID控制器进行燃料阀门开度调整。本发明把粒子群算法和燃料阀门开度的PID控制系统相结合，采用在线调整的方式对连续退火炉温度进行自适应控制，把连续退火炉的温度数值控制在了误差允许范围内，有效保障了钢卷产品质量、降低能耗以及减少了环境污染。

技术领域

本发明涉及一种连续退火炉温度自动控制方法，属于冶金自动化技术领域。

背景技术

连续退火作为冷轧板带钢材加工的后续工序，在连续退火过程中，带钢的韧性和塑性以及其他一些工艺指标都不可避免的存在一些缺陷和问题。连续退火是金属热处理中的重要工序，通过退火可以达到使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，消除内应力等目的.带钢连续退火炉不仅具有大滞后、非线性、多干扰等诸多特性，同时还具有炉段长，分段多的特点，同时由于受到不同带钢规格的工艺要求以及走带速度的变化的影响，从而导致炉温工况不断变化，走带速度快导致测量准确性较差，给反馈控制带来了一定的困难。随着对生产工艺水平以及产品质量的不断提高，带钢连续退火机组变得越来越大型化，在保证产品质量、降低能耗以及减少环境污染等方面的要求也越来越高，这使得带钢连续退火炉的温度控制系统的设计和调节成为了亟需解决的重要问题。

发明内容

本发明目的是提供一种连续退火炉温度自动控制方法，把粒子群算法和燃料阀门开度的PID控制系统相结合，采用在线调整的方式对连续退火炉温度进行自适应控制，把连续退火炉的温度数值控制在了误差允许范围内，有效保障了钢卷产品质量、降低能耗以及减少了环境污染，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种连续退火炉温度自动控制方法，采用粒子群算法和燃料阀门开度的PID控制器相结合的方式，把连续退火炉的温度设定值和连续退火炉的现场实际温度值作为系统误差，把PID控制器的P、I、D三个控制参数作为粒子群位置矢量，根据选取的适应度函数和粒子更新规则，对连续退火炉温度进行自适应控制，从而将连续退火炉的温度数值控制在误差允许范围内。

包含以下步骤：

a、粒子群初始化：设计粒子群PID控制模型的粒子速度和粒子位置矢量，以及粒子群的参数范围和维度；

b、粒子适应函数计算：确定粒子群算法的适应度函数和粒子更新规则，计算个体粒子最优位置和群体粒子最优位置，从而更新粒子速度和位置；

c、采用在线调整的方式，确定系统误差；

d、在线判定系统误差，如果系统误差在允许范围内，执行下一步骤；如果系统误差不在允许范围内，则返回步骤b继续优化粒子位置；

e、输出P、I和D参数，实现对连续退火炉温度的自适应控制。

所述步骤a具体为，初始化一群粒子，设定粒子最大飞行速度Vmax，设定燃料阀门开度的PID控制器的P、I和D三个参数的参数范围，P为0-60，I为0-4，D为0-3，在参数范围内随机产生粒子速度V_i和粒子位置X_i(X_ip、X_ii、X_id)，粒子维度为三维。

所述步骤b中，粒子群算法的适应度函数为：设定系统误差为ey(t)，系统误差ey(t)为连续退火炉温度实际值y₁和连续退火炉温度设定值y₂之间的差值，适应度函数计算公式为，公式中w₁、w₂、w₃为权值，u(t)为PID控制器输出，t_u为系统时间，e(t)为系统误差ey(t)；