针对钢坯加热炉炉温控制现状及存在的问题,依据仿人智能控制原理,建立炉温的仿人智能控制策略.并利用MATLAB仿真软件对仿人智能控制算法与常规PID控制算法进行对比仿真实验,结果表明仿人智能控制策略在炉温控制方面有较好的控制效果和更强的适应性.

2007年　　9月郑州大学学报(工学版)

Sep 1　2007第28卷　第3期

Journa l of Zheng zh ou Unive rsity (Engi neering Science )

Vol 128　No 13

　　收稿日期38;修订日期53　　基金项目山西省自然科学基金项目(633);山西省科技攻关项目()　　作者简介张翠英(),女,河北石家庄人,太原科技大学讲师,主要从事复杂工业过程的建模与控制等研究　　文章编号:1671-6833(2007)03-0091-04

钢坯加热炉炉温仿人智能控制策略的研究

张翠英1,田建艳

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(1.太原科技大学化学与生物工程学院,山西太原030021;2.太原理工大学信息工程学院,山西太原030024)

摘　要:针对钢坯加热炉炉温控制现状及存在的问题,依据仿人智能控制原理,建立炉温的仿人智能控制策略.并利用MAT LA B 仿真软件对仿人智能控制算法与常规P I D 控制算法进行对比仿真实验,结果表明仿人智能控制策略在炉温控制方面有较好的控制效果和更强的适应性.关键词:仿人智能控制;炉温控制;钢坯加热炉中图分类号:TF 703.7　　　文献标识码:A

0　引言

钢坯加热炉是带钢热连轧生产线上的一个重要组成部分,其主要任务是进行钢坯轧制前的加热.钢坯的加热质量直接影响成品钢材的质量、产量以及轧机的寿命

[1-3]

.由于难以在线测量并控

制钢坯的表面温度及中心温度,通常是根据热电偶检测的炉温信息间接实现对钢坯温度的控制.只要能保证加热炉各段炉温的相对稳定,就能保证出炉钢坯温度的相对稳定

[4]

.由于加热炉是一

个典型的非线性、纯滞后、强耦合复杂工业系统,传统的控制方法难以取得良好的控制效果.目前国内研究最多的是双交叉限幅控制,但这种控制方式的缺点是响应速度缓慢,不能满足加热炉实时纠偏的要求

[5]

.国内大多数轧钢企业加热炉的

温度控制还依赖人工控制,完全国有化并且实现真正意义上的温度自动控制的钢坯加热炉还未见报道.作者根据仿人智能控制理论(Hum an 2Si m u 2lated I ntelligent Contr ol,HS I C ),建立了炉温的仿人智能控制策略,通过仿人、仿智来实现加热炉炉温的优化控制[6].

1　仿人智能控制理论

仿人智能控制理论的基本思想是在宏观结构上和行为功能上对人进行模拟,最大限度地识别和利用控制系统动态过程所提供的信息特征,进行启发和直觉推理,从而实现对缺乏精确数学模型的对象进行有效控制的目的[7-9].仿人智能控

制的分层信息处理与决策机构是求解控制问题的一种高阶产生式系统结构,按层次高低可分为:中

枢司令级CC 、组织协调级OC 和单元控制级UC .单元控制级面对实时控制问题,每一个单元控制级又是由一个2阶产生式系统结构组成,其中包括:运行控制级MC 和参数自校正级ST 和任务适应级[9].在钢坯加热炉的炉温控制系统中,运行控制级的输出将直接作用在加热炉各段燃气流量调节阈上,直接实现对炉温的控制.

控制问题的求解,对整个仿人智能控制器的每一级来说,都是一个具有二次映射关系的信息处理与决策过程,即:

Ωj :Φj →Ψj ,Ωj ={ωj1,ωj 2,ωj3,Λ,ωjr }ωji :I F <ji THEN ψji

Ψj :R j →U j ,Ψj ={ψj1,ψj 2,ψj3,Λ,ψjr }ψji :u ji =f ji (e,Δe ,Λ)或f ji →I F 条件THEN 操作

式中:Φj ={<j 1,<j2,<j3,Λ,<jr }为炉温特征模型集,它是炉温控制系统所有特征状态的集合;

特征状态又是由一些特征基元q ji 的组合来描述,特征基元集为Q j ={q j1,q j 2,q j3,Λ,q jr };

Ψj ={ψj 1,ψj 2,ψj3,Λ,ψjr }为控制模态集;Ωj ={ωj1,ωj 2,ωj3,Λ,ωjr }为推理规则集.

对加热炉炉温控制系统的设计就是根据炉温的特征模型选择相应控制策略的过程,即加热炉炉温满足条件<ji ,则采用控制模式ψji .

2　加热炉控制系统概述

笔者以某轧钢厂的高效节能步进式加热炉为

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:2007-0-1:2007-0-1

:2000110041100.

:1971-.