论文部分内容阅读
篦冷机作为熟料冷却系统的关键设备,冷却效果的好坏不仅关系到水泥熟料的质量,还会对水泥生产的其他环节产生间接影响。当今国内水泥厂篦冷机的控制主要以人工控制和半自动控制为主,人工控制主观性强、随意性大,而且篦冷机自身存在非线性、大滞后、工况波动频繁等诸多问题,对篦冷机的控制研究正由传统控制算法向先进智能控制算法研究转变,因此,本课题对水篦冷机进行预测控制研究是很有必要的。本文在深入了解水泥篦冷机工艺的基础上,结合操作员的操作经验,以典型工况为切入点,采用动态矩阵控制算法,提出了基于典型工况下的篦冷机预测控制方案,最后采用模块化思想对篦冷机预测控制软件进行设计与开发,经现场调试后,应用于现场实际控制中,通过实际应用效果表明,该控制软件取得了不错的控制效果,具有较强的实用性。本文的详细工作内容如下:(1)建立水泥篦冷机典型工况模板。针对篦冷机自身存在的非线性、工况波动频繁等问题,采用K-means聚类方法对历史数据进行聚类分析,划分出三种典型工况,并根据主导变量(篦压)进行划分得到其他参变量的工况基准值点,所划分的典型工况占到了整个篦冷机工况的90%左右,通过实际应用也验证了该方法划分工况的合理性和正确性。本课题是在典型工况背景下对篦冷机进行研究,该研究也为下一步的研究奠定基础。(2)典型工况下篦冷机预测模型研究。针对所划分出的典型工况,选取现场典型历史数据,考虑到现场干扰众多,数据难免会有误差,因此,选取均值滤波方法对典型历史数据进行均值滤波处理,然后采用最小二乘法建立篦冷机预测模型。由于篦冷机长时间运行过程中存在工况的切换,当工况变化时,势必会牵扯到模型的切换。针对不同工况间模型的切换,采用模糊加权的方式进行平滑切换,以此来保证切换过程的平稳性。(3)典型工况下篦冷机DMC预测控制器的研究。根据建立的预测模型设计篦冷机DMC控制器,通过MATLAB仿真确立了各典型工况下最佳的控制参数,考虑到现场实际应用,针对控制器之间的切换,采用模糊加权的方式实现平滑切换,并对所设计的控制器稳定性性能进行分析。(4)篦冷机预测控制软件的工程实现。根据以上研究内容,采用模块化思想开发篦冷机预测控制软件,该软件主要由数据采集系统、数据库存储系统、控制算法系统等三部分组成。在实际生产现场,该软件以外挂包的方式安装在工程师站,通过现场的实际运行,取得了不错的控制效果,具有较强的实用性,同时也验证了本课题的研究意义所在。