[发明专利]基于滚动时域估计的辊式立磨自适应预测控制系统

说明书

本发明提供一种基于滚动时域估计的辊式立磨自适应预测控制系统，包括OPC SERVER模块、OPC模块、MPC算法模块、HTTP模块、数据库模块及WEB模块；OPC模块负责对OPC SERVER中DCS数据的读写，并对这些DCS数据进行滤波处理后输出到MPC算法模块，OPC模块还接收算法模块输出的数据，并写入到OPC SERVER模块，完成控制量的下发操作；MPC算法模块获取到数据后对数据进行处理，处理后对输入量和输出量进行拼接和发送；HTTP模块接收到MPC算法模块的数据后，将数据发送给HTTP SERVER模块，HTTP SERVER模块调用数据库接口，将数据存储到时序数据库；WEB模块时时获取时序数据库的数值，并进行展示。本发明的优点在于：在保持生产线整体稳定的同时，使台时产量和产品品质得到显著提高；单位能耗明显降低。

技术领域

本发明涉及辊式立磨的控制方法，特别是辊式立磨自适应预测控制系统。

背景技术

辊式立磨是由一套碾磨装置（即磨辊和磨盘），物料在磨辊和磨盘之间被碾磨成粉状。碾磨装置的运动由磨盘回转并相应带动磨辊传动，碾磨压力除了磨辊自重外，主要靠液压装置对磨盘物料加压。碾磨后的物料经配套的选粉机分选，粗粉回到磨盘再次粉磨，合格的成品经收尘和输送系统送入成品储库。辊磨立磨集细碎、烘干、粉磨、选粉、输送于一体，具有粉磨效率高、烘干能力大、产品细度易于调节、噪音小、电耗低工艺流程简单、磨耗小、运行费用省等优点，被广泛应用于大型化的建材、冶金等工业生产线的粉磨领域。

如201410056083.6号专利申请公开的一种应用于研磨石油焦的中速立磨，包括研磨装置，所述研磨装置包括磨辊组件和磨盘组件，所述磨辊组件包括磨辊和磨辊辊套，所述磨盘组件设有衬板，其中：所述磨辊辊套的宽度在原有基础上增加至少10mm，所述衬板的厚度至少增加20mm，所述磨辊的包角至少减小为38.45°。该发明在常规型ZGM中速磨煤机的基础上，优化研磨曲线，提高研磨效率，通过液压变加载系统，优化液压油管路系统和旋转分离器，设置喷水装置，确保了应用于研磨石油焦的中速立磨的运行稳定性。

辊式立磨粉磨系统是一个多变量强耦合的系统。辊式立磨研磨过程是一个纯粹的物理（机械）过程，磨辊压力、磨机压差、料层厚度、循环风量、出口温度、主电机电流、外循环提升机电流、磨机振动等关键过程参数存在一个最佳运行区间。辊式立磨只有在最佳运行区间内运行，单位电耗和设备损耗才能最小化，磨机运行效能才能最大化。

但是，目前，尽管工业生产线已广泛采用了DCS/PLC控制系统，但只限于对生产过程的集中监视并没有发挥出计算机自动控制的潜能，运行操作仍然维持在人工操作状态，必须依赖人的经验和能力，普遍存在操作手法难以统一和规范、各操作员的运行结果参差不齐、各班次运行水平波动较大等现象，优秀的操作员往往不能长时间将其保持在最佳运行区间，系统单位电耗与国际先进水平相比仍存在较大差距，产品质量、能耗等经济指标的改进与提高。

辊式立磨系统是一个具有多变量、大滞后、大惯性、非线性、时变等特征的复杂系统，传统控制手段的局限性使其无法有效解决这些控制难题。一般模型预测控制使用线性时不变的动态模型进行预测，然而在实践中，由于执行器存在非线性，因此线性时不变的模型难以做到准确预测。

系统控制变量有：喂料量、喷水量、磨辊压力、循环风量、选粉机转数和管道阀门开度等；被控变量有：磨机出口温度、产品细度、料层厚度、磨机压差、外循环量、磨机入口温度等，核心被控参数是磨主电机电流。

辊式立磨系统耦合性强：喂料量直接影响料层厚度、磨机压差、主电机电流和外循环提升机电流；喷水量直接影响磨机出口温度、料层厚度、主电机电流和磨机压差；选粉机转速和系统风量直接影响磨机压差、产品细度、磨机震动和外循环提升机电流等。