Способ управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом и устройство управления



Способ управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом и устройство управления
Способ управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом и устройство управления
Способ управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом и устройство управления

 


Владельцы патента RU 2557113:

БАОШАНЬ АЙРОН ЭНД СТИЛ КО., ЛТД. (CN)

Изобретение относится к металлургии. Технический результат - повышение точности поддержания температуры в печи. Измеряют температуру в печи для получения значений обратной связи температуры в печи. Рассчитывают разность между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи как значение DV1 несоответствия. В соответствии со значениями температуры обратной связи температуры в печи и значением установки температуры в печи рассчитывают разности между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи за единицу времени (градиент). Устанавливают градиент значений изменения температуры в печи как значение DV2 несоответствия. Определяют скорость V перемещения материала в печи из регулятора скорости и получают первое множество выходных компонентов FFV прямой подачи в соответствии со скоростью V. Получают второе множество выходных компонентов FFT прямой подачи в соответствии с разностью между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи, то есть значениями DV1 несоответствия. Выполняют поиск параметров управления PID в соответствии со значениями DV1 и DV2 несоответствия на основе правила управления с нечеткой логикой и формируют регулирующий параметр OP1 управления в соответствии с параметром управления PID. Управляют клапаном для регулирования потока каменноугольного газа и клапаном для регулирования потока воздуха путем комбинирования регулирующего параметра OP1 управления с первым множеством компонентов FFV прямой подачи и вторым множеством компонентов FFT прямой подачи. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 5 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области плавильного устройства, в частности к способу управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом и устройству управления.

Уровень техники

Горизонтальная печь для непрерывного отжига представляет собой относительно общеизвестную печь для нагрева, которая разделена на несколько зон в направлении перемещения полос внутри печи для управления температурой печи в подзонах. Точность измерения температуры в печи влияет на качество и рабочие характеристики продукта, таким образом, точность температуры внутри печи является чрезвычайно важной для обеспечения рабочих характеристик продукта, причем снижение точности температуры печи непосредственно приводит к браку продукта. Поскольку печь разработана с относительно высокой мощностью для нормальной системы управления температурой, индуцируется относительно большое тепловое запаздывание и тепловая инерция при регулировке температуры, что, таким образом, приводит к колебаниям температуры внутри печи с постоянной амплитудой в стабильном состоянии и делает длительным время перехода в нестабильном состоянии. Это может отрицательно влиять на рабочие характеристики и производительность при получении продукта. Обычный способ управления температурой печи представляет собой пропорциональное интегрально-дифференциальное регулирование с двойным пересечением, с помощью которого управляют температурой печи на основе пропорции между каменноугольным газом и воздухом, а также отклонения между соответствующими пропорциями. Этот способ управления хорошо себя проявил в системах, в которых тепловая задержка является относительно малой. Однако тепловая задержка и тепловая инерция в печи для отжига обычно является относительно высокой, поэтому трудности при управлении температурой печи также является относительно высокими. Кроме того, что касается способа управления PID, существует требование обеспечения быстрого отклика и другое требование обеспечения стабильности. Если желательно обеспечить быстрый отклик, время перехода может быть сокращено, но при этом получается большая величина отклонения, что затрудняет стабилизацию температуры печи. Если требуется обеспечить стабильность, лучше обеспечивать точность температуры печи, но время перехода температуры печи, конечно, получается очень длительным. Таким образом, возникает дилемма при управлении. Кроме того, управление PID в конечном итоге представляет собой способ стабильного регулирования, оно не позволяет выполнять оценку поступающего материала и предварительно изменение установочных значений температуры и не обеспечивает достаточное количество средств регулирования задержки в нестабильном состоянии, при этом эффект регулирования также не является хорошим. Необходимо выполнять управление с упреждением для компенсации управления с задержкой в нестабильном состоянии.

Раскрытие изобретения

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы преодолеть описанные выше проблемы, существующие при регулировании температуры печи, и обеспечить способ для управления температурой печи с непосредственным подогревом и устройство управления.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложен способ для управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом, содержащий этапы:

измеряют температуру в печи для получения значений обратной связи температуры печи;

рассчитывают разность между установочными значениями температуры печи и значениями обратной связи температуры печи как значение DV1 несоответствия в соответствии со значениями обратной связи температуры печи и значениями установки температуры печи;

рассчитывают разность между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи за единицу времени, то есть градиент значений изменения температуры печи, как значение DV2 несоответствия;

получают скорость V установки нагревательного устройства с непосредственным подогревом из регулятора скорости установки нагревательного устройства с непосредственным подогревом и получают первые выходные компоненты FFV множественной прямой подачи в соответствии со скоростью V установки нагревательного устройства с непосредственным подогревом;

получают вторые выходные компоненты FFT множественной прямой подачи в соответствии с разностью между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи, то есть значениями DV1 несоответствия;

выполняют поиск параметров управления PID в соответствии со значениями DV1 и DV2 несоответствия на основе правила управления нечеткой логики и формируют параметр OP1 управления регулированием в соответствии с параметром управления PID;

управляют клапаном для регулирования потока каменноугольного газа и клапаном для регулирования потока воздуха путем комбинирования и параметра OP1 управления регулированием с первым множеством компонентов FFV упреждения и вторым множеством компонентов FFT упреждения в качестве конечного выходного значения управления.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложено устройство для управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом печи, содержащее:

термопару, расположенную рядом с горелкой и используемую для мониторинга температуры в печи, термопара имеет модуль аналого-цифрового преобразования для вывода значения обратной связи температуры печи;

модуль для расчета разности температур печи, который соединен с модулем аналого-цифрового преобразования термопары, модулем для расчета разности температур печи, сохраняющим значения установки температуры печи, и модулем для расчета разности температур печи, который рассчитывает разность между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи и устанавливает эти значения разности как значения DV1 несоответствия;

модуль для расчета градиента изменения температуры печи, который соединен с модулем для расчета разности температур печи, он рассчитывает и устанавливает значения разности между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи за единицу времени, то есть градиенты значений изменения температуры печи как значения DV1 несоответствия;

регулятор скорости для установленного устройства нагревателя с непосредственным подогревом, который используется для получения скорости V установки устройства с непосредственным подогревом;

первый модуль множественной прямой подачи, соединенный с регулятором скорости, получающий первые выходные компоненты FFV множественной прямой подачи в соответствии со скоростью установки устройства с непосредственным подогревом;

второй модуль множественной прямой подачи, соединенный с модулем для расчета разности температур печи, получающим вторые выходные компоненты FFT множественной прямой подачи, в соответствии с разностью между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи, то есть значениями DVi несоответствия;

модуль для формирования параметра управления регулированием, который соединен с модулем для расчета разности температур в печи и модулем для расчета градиента изменения температуры в печи, который выполняет поиск параметра управления PID, в соответствии со значениями DV1 и DV2 несоответствия, на основе правила управления с нечеткой логикой и формирует параметр OP1 управления регулированием в соответствии с параметром PID управления;

контроллер потока, соединенный с модулем для формирования параметра управления регулированием, первым модулем с множественным упреждением и вторым модулем с множественным упреждением, формирующий конечное выходное значение управления путем комбинирования параметра OP1 управления регулированием с множеством компонентов FFV упреждения и вторым множеством компонентов FFT упреждения;

клапан для регулирования потока каменноугольного газа, соединенный с контроллером потока, регулирующий поток каменноугольного газа в соответствии с конечным выходным значением управления;

детектор потока каменноугольного газа, соединенный с регулятором потока, детектирующий текущий поток каменноугольного газа и подающий его значение по цепи обратной связи;

клапан для регулирования потока воздуха, соединенный с контроллером потока, регулирующий поток воздуха в соответствии с конечным выходным значением управления; и

детектор потока воздуха, соединенный с контроллером потока, детектирующий текущий поток воздуха и подающий его значение по цепи обратной связи.

Способ управления и устройство управления в соответствии настоящим изобретением используют алгоритм управления с нечеткой логикой без построения функции передачи по прямому пути, в результате чего обеспечиваются преимущества, состоящие в определенных адаптивных возможностях и хорошей скорости системы, не имеющей чрезмерную определенную нелинейность, изменений по времени и регулярности. Таким образом, она лучше приспособлена для установившегося управления установки устройства. Множественное управление с упреждением хорошо приспособлено для предварительной оценки ситуации с поступающим материалом и значения установки температуры. Поэтому конструкция настоящего изобретения направлена на алгоритм управления с нечеткой логикой в соответствии с характеристикой регулирования температуры печи для печи с непрерывным отжигом. Благодаря использованию характеристики, в которой управление с нечеткой логикой хорошо приспособлено для установившегося управления, и при котором управление с множеством параметров упреждения хорошо подходит для управления с неустановившимся состоянием, а также для комбинирования управления с нечеткой логикой с множеством параметров упреждения управления и управления PID, была построена система прямого управления с нечеткой логикой.

Основная концепция способа для управления температурой печи для печи с непосредственным отжигом и устройства управления в соответствии с настоящим изобретением состоит в том, что: она может получать значение несоответствия температуры печи и тенденцию изменения температуры в печи в соответствии со значениями изменения температуры печи и со скоростью изменения температуры в печи. Благодаря разработке алгоритма управления с нечеткой логикой и правила управления с нечеткой логикой, с характеристиками, в которых управление с нечеткой логикой хорошо работает при управлении в установившемся состоянии, и управление с параметрами упреждения хорошо приспособлено для управления в неустановившемся состоянии, разное множество значений компенсации при прямой подаче и с разными правилами управления с нечеткой логикой, а также разными комбинациями параметров PID, будут использоваться при разных обстоятельствах. Таким образом, это обеспечивает быстрый отклик, быстрое регулирование и сокращение времени перехода при значительных несоответствиях и замедляет тенденцию регулирования, уменьшает отклонение и быстро приводит стабильную температуру печи в состояние малого несоответствия, так что точность температуры печи будет улучшена.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом, в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.2 показан вид структуры, иллюстрирующий устройство для управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом, в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.3 представлена основная логика управления способа управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Со ссылкой на фиг.1 будет раскрыт способ для управления температурой в печи для печей с непосредственным подогревом в соответствии с настоящим изобретением, способ содержит следующие этапы.

S101. Измеряют температуру печи для получения значений обратной связи температуры печи.

S102. Рассчитывают разность между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры в печи как значение DV1 несоответствия в соответствии со значениями обратной связи температуры печи и значениями установки температуры печи. В одном варианте осуществления значение DV1 несоответствия между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи устанавливают в поднаборе управления с нечеткой логикой, поднабор управления с нечеткой логикой Е={NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB}={Отрицательное (Большое), Отрицательное (Среднее), Отрицательное (Малое), Нулевое, Положительное (Малое), Положительное (Среднее), Положительное (Большое)}={-18, -12, -6, 0, 6, 12, 18}. Таким образом, в соответствии со сравнением между значением DV1 несоответствия и поднабором {-18, -12, -6, 0, 6, 12, 18} значения DV1 несоответствия классифицируют на поднабор {Отрицательное (Большое), Отрицательное (Среднее), Отрицательное (Малое), Нулевое, Положительное (Малое), Положительное (Среднее), Положительное (Большое)} и представляют в соответствии с {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB}.

S103. Рассчитывают разность между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи за единицу времени, то есть градиент значений изменения температуры печи, как значение DV2 несоответствия. В одном варианте осуществления градиент значения изменения температуры печи, которые представляют собой значения DV1 несоответствия, устанавливают в поднаборы управления нечеткой логикой, поднабор управления нечеткой логики ЕС={NM, NS, ZE, PS, PM}={Отрицательное (Среднее), Отрицательное (Малое), Нулевое, Положительное (Малое), Положительное (Среднее)}={-1,5, -1, 0, 1, 1,5}. Таким образом, в соответствии со сравнением между значением DV2 несоответствия и поднабором {-1,5, -1, 0, 1, 1,5}, значение DV2 несоответствия классифицируют на поднабор {Отрицательное (Среднее), Отрицательное (Малое), Нулевое, Положительное (Малое), Положительное (Среднее)} и представляют как {NM, NS, ZE, PS, PM}.

S104. Получают скорость V установки устройства нагревателя с непосредственным подогревом из регулятора скорости установки устройства с непосредственным подогревом и получают первые выходные компоненты FFV множественной прямой подачи в соответствии со скоростью V установки устройства с непосредственным подогревом. В одном варианте осуществления этот этап S104 выполняют следующим образом: первые выходные компоненты FFV множественной прямой подачи могут быть получены в соответствии со скоростью V установки устройства с непосредственным подогревом на основе следующей Таблицы 1.

Таблица 1
V
100 110 120 130 140 150 160
FFV FFV1 FFV2 FFV3 FFV4 FFV5 FFV6 FFV7

Таким образом, разные пределы скоростей V установки устройства с непосредственным подогревом соответствует разному первому множеству выходных компонентов FFV обратной связи. FFV1-FFV7 установлены как параметры установки. В одном варианте осуществления значения FFV установлены как: FFV1=2, FFV2=3,5, FFV3=5, FFV4=6,5, FFV5=8, FFV6=10, FFV7=12.

S105. Получают вторые выходные компоненты множественной прямой подачи в соответствии с разностью между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи, то есть значениями DV1 несоответствия. В одном варианте осуществления этот этап S105 выполняют следующим образом: вторые выходные компоненты FFV множественной прямой подачи могут быть получены в соответствии с разностями DV1 между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи, на основе следующей Таблицы 2.

Таблица 2
DV1
-18 -12 -6 0 6 12 18
FFT FFT1 FFT2 FFT3 FFT4 FFT5 FFT6 FFT7

Таким образом, разные пределы разностей DV1 между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи соответствует разному второму множеству выходных компонентов обратной связи FFT. FFT1-FFT7 представляет собой набор установочных параметров. В одном варианте осуществления значения FFT установлены как: FFT1=6, FFT2=3, FFT3=1,5, FFT4=0,2, FFT5=-1,6, FFT6=-3,5, FFT7=-6.

S106. Выполняют поиск параметра управления PID в соответствии со значениями DV1 и DV2 несоответствия на основе правила управления нечеткой логики и формируют параметр OP1 управления регулированием в соответствии с параметром управления PID. В одном варианте осуществления правило управления с нечеткой логики состоит в следующем.

Результаты правила нечеткой логики получают в соответствии с поднаборами DV1 и DV2 на основе следующей Таблицы 3.

Таблица 3
E
NB NM NS ZE PS PM PB
EC NM PB PB PM PM PS PS PS
NS PB PM PM PS PS PS PS
ZE PM PM PS PS PS PS PS
PS PS PS PS NS NM NM NM
PM PM PS NS NM NB NB NB

Результаты правила нечеткой логики содержат NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB, и основные значения параметров PID получают в соответствии с результатами правила нечеткой логики на основе следующей Таблицы 4.

Таблица 4
Результаты правила нечеткой логики
NB NM NS ZE PS PM PB
P P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7
I I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7
D D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

Каждый результат правила нечеткой логики соответствует набору значений параметров P, I и D, то есть, основных значений параметров, в которых P1-P7, I1-I7 и D1-D7 все представляют собой заранее определенные основные значения параметров. В одном варианте осуществления основные значения параметров PID установлены следующим образом:

P P1=40 P2=50 P3=55 P4=60 P5=55 P6=45 P7=40
I I1=50 I2=55 I3=60 I4=90 I5=65 I6=50 I7=45
D Dl=30 D2=40 D3=40 D4=40 D5=45 D6=40 D7=35

Параметры управления PID могут быть рассчитаны с помощью следующей формулы в соответствии с основными значениями параметров PID:

PID(k)=Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k)+Kd(e(k)_2e(k-1)+(k-2)),

где k представляет собой k-ый цикл выборки, Kp представляет собой пропорциональный компонент, е(K) представляет собой значение несоответствия для k-ого цикла выборки, Ki=KpT/Ti, Kd=KpTd/T, T представляет собой цикл выборки, Ti представляет собой время интегрирования, Td представляет собой производное время.

Параметры OP1 управления регулированием могут быть получены в соответствии с параметрами управления PID.

S107. Управляют клапаном для регулирования потока каменноугольного газа и клапаном для регулирования потока воздуха путем комбинирования параметров OP1 управления регулированием с первым множеством компонентов FFV упреждения и вторым множеством компонентов FFT упреждения в качестве конечного выходного значения управления.

Со ссылкой на фиг.2 в настоящем изобретении все еще описывается устройство регулирования температуры печи с печью с непосредственным подогревом, включающей в себя термопару 201, модуль 202 для расчета разности температур печи, модуль 203 для расчета градиента изменения температуры печи, регулятор 204 скорости набора устройства нагревателя с непосредственным подогревом, первого модуля 205 множественной прямой подачи, второго модуля 206 множественной прямой подачи, модуль 207 для формирования параметра управления регулированием, контроллер 208 потока, клапан 209 для регулирования потока каменноугольного газа, детектор 210 потока каменноугольного газа, клапан 211 для регулирования потока воздуха и детектор 212 потока воздуха.

Термопара 201 расположена рядом с горелкой 200 и используется для мониторинга температуры печи. Термопара 201 имеет модуль 201b аналого-цифрового преобразования для вывода значений обратной связи температуры печи.

Модуль 202 для расчета разности температур печи подключен к модулю 201b аналого-цифрового преобразования термопары 201. Модуль 202 для расчета разности температур печи сохраняет значения установки температуры в печи. Модуль 202 для расчета разности температур в печи рассчитывает разность между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи на основе значений установки температуры в печи и значений обратной связи температуры в печи и устанавливает эти разности как значения DV1 несоответствия. В одном варианте осуществления значения DV1 несоответствия между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры в печи устанавливают в поднабор управления с нечеткой логикой, поднабор управления с нечеткой логикой E={NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB}={Отрицательное(Большое), Отрицательное(Среднее), Отрицательное(Малое), Нулевое, Положительное(Малое), Положительное(Среднее), Положительное(Большое)}={-18, -12, -6, 0, 6, 12, 18}. Таким образом, в соответствии со сравнением между значением DV1 несоответствия и поднабором {-18, -12, -6, 0, 6, 12, 18} значение DV1 несоответствия классифицируют в поднабор {Отрицательное(Большое), Отрицательное(Среднее), Отрицательное(Малое), Нулевое, Положительное(Малое), Положительное(Среднее), Положительное(Большое)} и представляют как {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB}.

Модуль 203 для расчета градиента изменения температуры в печи соединен с модулем 202 для расчета разности температур печи. Модуль 203 для расчета градиента изменения температуры в печи рассчитывает и устанавливает разности между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи за единицу времени, то есть градиенты значений изменения температуры в печи, как значение DVz несоответствия. В одном варианте осуществления градиенты значений изменения температуры в печи, которые представляют собой значениям DV2 несоответствия, устанавливают в поднабор управления с нечеткой логикой, поднабор управления с нечеткой логикой ЕС={NM, NS, ZE, PS, PM}={Отрицательное(Среднее), Отрицательное(Малое), Нулевое, Положительное(Малое), Положительное(Среднее)}={-1,5, -1, 0, 1, 1,5}. Таким образом, в соответствии со сравнением между значением DV2 несоответствия и поднабором {-1,5, -1, 0, 1, 1,5} значение DV2 несоответствия классифицируют в поднабор {Отрицательное(Среднее), Отрицательное(Малое), Нулевое, Положительное(Малое), Положительное(Среднее)} и представляют как {NM, NS, ZE, PS, PM}.

Регулятор 204 скорости установки нагревательного устройства с непосредственным подогревом используют для получения скорости V установки нагревательного устройства с непосредственным подогревом.

Первый модуль 205 множественной прямой подачи, соединенный с регулятором 204 скорости, получает первые выходные компоненты FFV множественной прямой подачи в соответствии со скоростью V установки нагревательного устройства с прямым нагревом. В одном варианте осуществления первый модуль 205 множественной прямой подачи получает первые выходные компоненты FFV множественной прямой подачи в соответствии со скоростью V установки нагревательного устройства с прямым нагревом на основе следующей Таблицы 1.

Таблица 1
V
100 110 120 130 140 150 160
FFV FFV1 FFV2 FFV3 FFV4 FFV5 FFV6 FFV7

Таким образом, разные пределы скоростей V установки нагревательного устройства с прямым нагревом соответствуют разным первым выходным компонентам FFV обратной множественной подачи. FFV1-FFV7 представляют собой набор установочных параметров. В одном варианте осуществления значения FFV установлены следующим образом: FFV1=2, FFV2=3,5, FFV3=5, FFV4=6,5, FFV5=8, FFV6=10, FFV7=12.

Второй модуль 206 прямой множественной подачи соединен с модулем 202 для расчета разности температур в печи, получает вторые выходные компоненты FFT множественной прямой подачи в соответствии с разностями между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи, то есть значениями DV1 несоответствия. В одном варианте осуществления второй модуль 206 множественной прямой подачи получает вторые выходные компоненты FFV множественной прямой подачи в соответствии с разностями DV1 между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи на основе следующей Таблицы 2.

Таблица 2
DV1
-18 -12 -6 0 6 12 18
FFT FFT1 FFT2 FFT3 FFT4 FFT5 FFT6 FFT7

Таким образом, разные пределы разностей DV1 между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи соответствуют разным вторым выходным компонентам FFT множественной обратной связи. FFT1-FFT7 представляют собой набор установочных параметров. В одном варианте осуществления значения FFT установлены следующим образом: FFT1=6, FFT2=3, FFT3=1,5, FFT4=0,2, FFT5=-1,6, FFT6=-3,5, FFT7=-6.

Модуль 207 для формирования параметра управления регулированием устройства, соединенный с модулем 202, для расчета разности температур в печи, и модуль 203 для расчета градиента изменения температуры в печи выполняют поиск параметра управления PID в соответствии со значениями несоответствия DV1 и DV2 на основе правила управления с нечеткой логикой и формируют параметры OP1 управления регулированием в соответствии с параметрами управления PID. В одном варианте осуществления правило управления с нечеткой логикой представляет собой следующее.

Результаты правила с нечеткой логикой получают в соответствии с поднаборами DV1 и DV2 на основе следующей Таблицы 3.

Таблица 3
E
NB NM NS ZE PS PM PB
EC NM PB PB PM PM PS PS PS
NS PB PM PM PS PS PS PS
ZE PM PM PS PS PS PS PS
PS PLEASE PS PS NS NM NM NM
PM РМ PS NS NM NB NB NB

Результаты правила с нечеткой логикой содержат NB, NM, NS, ZE, PS, РМ, РВ и основные значения параметров PID получают в соответствии с результатами правила с нечеткой логикой на основе следующей Таблицы 4.

Таблица 4
Результаты правила с нечеткой логикой
NB NM NS ZE PS PM PB
P P1 p2 P3 P4 P5 P6 P7
I I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7
D D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

Каждый результат правила с нечеткой логикой соответствует набору значений параметров Р, I и D, то есть основным значениям параметров, в которых P1-P7, I1-I7 и D1-D7 все представляют собой заданные основные значения параметров. В одном варианте осуществления основные значения параметров PID установлены следующим образом:

P P1=40 P2=50 P3=55 P4=60 P5=55 P6=45 P7=40
I I1=50 I2=55 I3=60 I4=90 I5=65 I6-50 I7=45
D Dl=30 D2=40 D3=40 D4=40 D5=45 D6=40 D7=35

Параметры управления PID могут быть рассчитаны с помощью следующей формулы в соответствии с основными значениями параметров PID:

PID(k)=Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k)+Kd(e(k)_2e(k-1)+(k-2)),

в которой k представляет собой k-ый раз выполнения цикла выборки, Kp представляет собой пропорциональный компонент, е(K) представляет собой значение несоответствия k-ого цикла выборки, Ki=KpT/Ti, Kd=KpTd/T, T представляет собой цикл выборки, Ti представляет собой время интегрирования, Td представляет собой производное время.

Модуль 207 для создания параметра управления регулированием получает параметр OP1 управления регулированием в соответствии с параметром управления PID.

Контроллер 208 потока, соединенный с модулем 207 для формирования параметра управления регулированием, первый модуль 205 множественной прямой подачи и второй модуль 206 множественной прямой подачи формируют конечное выходное значение управления путем комбинирования параметра OP1 управления регулированием с первыми компонентами FFV множественной прямой подачи и вторыми компонентами FFT множественной прямой подачи.

Клапан 209 для регулирования потока каменноугольного газа, соединенный с контроллером 208 потока, регулирует поток каменноугольного газа в соответствии с конечным выходным значением управления.

Детектор 210 потока каменноугольного газа, соединенный с контроллером 208 потока, детектирует текущий поток каменноугольного газа и подает его по цепи обратной связи.

Клапан 211 для регулирования потока воздуха, соединенный с контроллером 208 потока, регулирует поток воздуха в соответствии с конечным выходным значением управления.

Детектор 212 потока воздуха, соединенный с контроллером 208 потока, детектирует текущий поток воздуха и подает его по цепи обратной связи.

Основная логика способа для управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом в соответствии с настоящим изобретением может получать значение несоответствия температуры печи и тенденции изменения температуры печи в соответствии со значениями изменения температуры в печи и скоростью изменения температуры в печи. Посредством правила управления с нечеткой логикой на основе фактов, что управление с нечеткой логикой хорошо работает при управлении в установившемся состоянии и управление с множественной прямой подачей хорошо работает при управлении в неустановившемся состоянии, различные значения компенсации при множественной прямой подаче и правила управления с нечеткой логикой, а также разные комбинации параметров PID используют при разных обстоятельствах. Таким образом, обеспечивается быстрый отклик, быстрое регулирование и сокращается время перехода при больших несоответствиях, и замедляется тенденция регулирования, уменьшается выброс за шкалу и можно быстро сделать температуру в печи стабильной при небольших несоответствиях, таким образом, что точность температуры в печи будет улучшена. На фиг.3 показана основная логика управления способа для управления температурой в печи для печи с непосредственным подогревом в соответствии с настоящим изобретением.

Основная концепция способа для управления температурой в печи для печи с непосредственным подогревом и устройства управления в соответствии с настоящим изобретением состоит в том, что они могут получать значение несоответствия температуры с печи и тенденции изменения температуры в печи в соответствии со значениями изменения температуры в печи и скоростью изменения температуры в печи. Благодаря разработке алгоритма управления с нечеткий логикой и правила управления с нечеткой логикой, с такими характеристиками, что управление с нечеткой логикой хорошо работает при управлении в установившемся состоянии и управление с прямой подачей хорошо работает при неустановившемся управлении, разные из множества значений компенсации прямой подачи и правил управления с нечеткой логикой, а также разные комбинации параметров PID используются при разных обстоятельствах. Таким образом, обеспечивается быстрый отклик, быстрое регулирование и сокращение времени перехода при большом несоответствии, и сокращается тенденция регулирования, уменьшается перерегулирование и можно быстро сделать температуру в печи стабильной при малых несоответствиях таким образом, что точность температуры в печи улучшается.

1. Способ для управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом, включающий:
измерение температуры в печи для получения значений обратной связи температуры печи,
расчет разности между установочными значениями температуры печи и значениями обратной связи температуры печи как значения DV1 несоответствия,
расчет разности между значениями температуры печи и значениями обратной связи температуры печи за единицу времени, а именно, градиент значений изменения температуры печи как значения DV2 несоответствия,
определение скорости V перемещения материала в печи из регулятора скорости перемещения материала и получение первых выходных компонентов FFV подачи в соответствии со скоростью V перемещения материала,
получение вторых выходных компонентов FFT множественной прямой подачи в соответствии с разностью между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи, а именно значений DV1 несоответствия,
выполнение поиска параметров управления PID в соответствии со значениями DV1 и DV2 несоответствия на основе правила управления нечеткой логики и формирование параметра OP1 управления в соответствии с параметром управления PID,
управление клапаном для регулирования потока каменноугольного газа и клапаном для регулирования потока воздуха путем комбинирования параметра OP1 управления с первым множеством компонентов FFV упреждения и вторым множеством компонентов FFT упреждения.

2. Устройство для управления температурой в печи для печи с непосредственным подогревом, содержащее:
термопару, расположенную рядом с горелкой и используемую для мониторинга температуры в печи, при этом термопара соединена с модулем аналого-цифрового преобразования для вывода значения обратной связи температуры печи, модуль для расчета разности температур печи, выполненный с возможностью определения разности между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи и определения этих значений разности как значений DV1 несоответствия,
модуль для расчета градиента изменения температуры печи, который соединен с модулем для расчета разности температур печи и выполнен с возможностью определения значений DV2 несоответствия,
регулятор скорости V перемещения материала в печи,
первый модуль подачи, соединенный с регулятором скорости, получающий первые выходные компоненты FFV подачи в соответствии со скоростью подачи,
второй модуль подачи, соединенный с модулем для расчета разности температур печи, получающий вторые выходные компоненты FFT подачи, в соответствии с разностью между значениями температуры печи и значениями обратной связи температуры печи, а именно значениями DV1 несоответствия,
модуль для формирования параметра управления, который соединен с модулем для расчета разности температур в печи и модулем для расчета градиента изменения температуры в печи, который выполнен с возможностью поиска параметра управления PID в соответствии со значениями DV1 и DV2 несоответствия на основе правила управления с нечеткой логикой и формирования параметра OP1 управления в соответствии с параметром PID управления,
контроллер потока, соединенный с модулем для формирования параметра управления, первым модулем и вторым модулем и выполненный с возможностью формирования конечного выходного значения управления путем комбинирования параметра OP1 управления с множеством компонентов FFV упреждения и вторым множеством компонентов FFT упреждения,
клапан для регулирования потока каменноугольного газа, соединенный с контроллером потока и регулирующий поток каменноугольного газа в соответствии с конечным выходным значением управления,
детектор потока каменноугольного газа, соединенный с регулятором потока, детектирующий текущий поток каменноугольного газа и подающий его значение по цепи обратной связи,
клапан для регулирования потока воздуха, соединенный с контроллером потока и регулирующий поток воздуха в соответствии с конечным выходным значением управления, и
детектор потока воздуха, соединенный с контроллером потока, детектирующий текущий поток воздуха и подающий его значение по цепи обратной связи.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может найти применение в регуляторах электрической энергии прецизионного технологического оборудования, например в установках выращивания сапфира.

Изобретение относится к области многокамерных печей для обжига углеродистых блоков. Способ регулирования печи (1) заключается в том, что зона естественного предварительного нагревания разделена на по меньшей мере одну первую зону (Z1) естественного предварительного нагревания, располагающуюся на некотором первом расстоянии от устройства нагревания, и одну вторую зону (Z2) естественного предварительного нагревания, располагающуюся на некотором втором расстоянии от устройства нагревания, причем упомянутое первое расстояние превышает упомянутое второе расстояние, и в котором изменяют потоки газов, циркулирующих в полых перегородках, таким образом, чтобы контролировать газовые потоки (30, 31), проходящие через первую зону (Z1) естественного предварительного нагревания, на основе газовых потоков (31), выходящих из второй зоны (Z2) естественного предварительного нагревания, для того, чтобы регулировать повышение температуры перегородок и анодов в первой зоне (Z1) естественного предварительного нагревания и контролировать положение фронта дегазации.
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в разных отраслях промышленности, например металлургии, машиностроении, промышленности стройматериалов при нагреве и термообработке различных материалов и изделий.

Изобретение относится способу и устройству управления расплавлением в печи исходного материала, в частности стального лома. Расплавляют исходный материал посредством нагрева, по меньшей мере, одной горелкой, снабжаемой топливом и окислителем.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для обработки и определения свойств жидкого или полужидкого металла. Устройство содержит тигель, который, по меньшей мере, частично окружен, по меньшей мере, одной индукционной катушкой, измерительное средство для непосредственного измерения, косвенного измерения и их комбинации, по меньшей мере, одного электрического параметра, выбранного из группы, состоящей из тока, напряжения, потребляемой мощности и частоты, при этом, по меньшей мере, один электрический параметр используется для частичного определения сопротивления нагрузки в области, по меньшей мере, частично окруженной индукционной катушкой, удельного сопротивления материала, температуры материала, доли твердой фазы материала, доли жидкой фазы материала и их комбинации.

Изобретение относится к средствам управления руднотермическими печами, предназначенными, например, для получения ферросплавов. Устройство для управления руднотермической печью содержит трансформатор с переключателем ступеней напряжения, каждая фаза вторичной обмотки которого подключена к электроду, перемещаемому внутри ванны печи с помощью своего привода, подключенного входом к выходу элемента сравнения, вход которого связан с выходом датчика тока электрода, блок задания тока, не менее двух дополнительных датчиков температуры, блок вычисления теплового потока, датчик активной мощности печи, блок деления, датчик напряжения печи, нелинейный элемент, подключенный входом к выходу датчика напряжения, и блок умножения.

Изобретение относится к металлургическому производству. .

Изобретение относится к области охлаждения отработанных печных газов. .

Изобретение относится к черной металлургии. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для пирометаллургических установок. Загрузочная область установки закрыта сверху и с боковых сторон колпаком с верхними вытяжными отверстиями, через которые скапливающиеся в колпаке отходящие газы и пыль вытягиваются, шахта для помещения и предварительного нагрева металлического лома имеет в направлении загрузочной области верхний затворный элемент, который выполнен с возможностью открываться для подачи металлического лома в шахту и после закрываться, причем к верхним вытяжным отверстиям колпака подсоединена вытяжная система, выполненная с возможностью управления ее активированием, которое координируют с открытием и закрытием верхнего затворного элемента и/или состоянием загрузки шахты. Изобретение позволяет управлять загрузкой лома и вытяжной системой и предотвращать выход выбросов дыма и пыли в технологическое пространство цеха и окружающую среду. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к электрометаллургии, в частности к способам получения многослойных стальных слитков импульсно-электрошлаковым переплавом. Осуществляют импульсно-электрошлаковый переплав с изменением частоты импульсов комбинированного расходуемого электрода, выполненного с участками, имеющими различный химический состав в зависимости от требуемого химического состава стали на заданном участке слитка, при этом импульсно-электрошлаковую выплавку нижнего и верхнего слоев слитка осуществляют с модуляцией теплового потока шлаковой и металлической ванн, направленного из шлаковой ванны через фронт кристаллизации в тело слитка, с периодом времени, равным постоянной времени теплового процесса шлаковой ванны, и скважностью, равной двум, при этом осуществляют выплавку среднего слоя слитка на частоте резонансных колебаний поверхности жидкой металлической ванны. Изобретение позволяет повысить качество металла многослойного слитка за счет сокращения протяженности приграничных областей с повышенным градиентом концентраций элементов смежных слоев вдоль оси слитка и снижения в них градиента концентраций элементов по сечению слитка без уменьшения производительности ЭШП, а также улучшить усвоения легирующего элемента и равномерное его распределение по объему среднего слоя и приграничных областей слоев слитка. 2 пр., 6 ил.

Изобретение относится к электрометаллургии стали с подачей металлизованных окатышей через полые электроды в зону электрических дуг и на поверхность менисков при контакте электрических дуг с жидким металлом под шлаком. Дуговая печь содержит систему загрузки металлизованных окатышей через трубчатые электроды и компьютерную систему управления ходом плавки, которая снабжена выполненными с возможностью подачи сигналов в микроЭВМ датчиком веса лома, датчиком веса сыпучих материалов, датчиком веса металлизованных окатышей, датчиком потребления активной мощности, датчиком потребления мощности, системой контроля температуры металла, датчиками тока и напряжения, программным блоком расчета параметров процесса плавки металлизованных окатышей, при этом микроЭВМ выполнена с возможностью выдачи сигнала в исполнительный механизм системы загрузки металлизованных окатышей. Изобретение позволяет повысить эффективность процессов плавки металлизованных окатышей в ванне дуговой печи за счет подачи окатышей в зону высоких температур в приэлектродном пространстве дуговой печи в управляемом режиме с помощью компьютерной системы сталеплавильного агрегата. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано в конструкциях устройств для контроля параметров процесса литья. С целью гарантии безаварийного функционирования входящей в устройство электронной системы (4) она размещена в модуле (3), который может быть прикреплен к металлургическому сосуду, задвижке его замка, его запорному устройству или механизму замены литниковой трубки. Указанный модуль имеет тепловую изоляцию (8) и снабжен воздушной системой охлаждения (10), которая используется с очищенным охлажденным воздухом и может быть приведена в действие источником энергии (15) отработанного тепла от металлургического сосуда или внешним источником энергии. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области подачи шихты к металлургическим печам. Технический результат - повышение точности отслеживания порций шихты. Способ заключается в определении (101) типа и веса материала первой порции шихты для загрузки на первую станцию (200) загрузки в зависимости от заранее заданного рецепта шихты (100), подаче (102) на первую станцию (200) загрузки первой порции шихты, определении (103) веса первой порции шихты. Выгружают (104) первую порцию (C1) шихты на конвейер (2) непрерывного действия, маркируют (105) первую порцию (C1) шихты с помощью средств (M1, M1', M1'') для идентификации. Устанавливают (106) общие размеры первой порции (C1) шихты, выгруженной на конвейер (2) непрерывного действия. Оценивают (107, 108) скорость продвижения первой порции (C1) шихты вдоль участка (2A) загрузки конвейера (2) непрерывного действия и время прибытия первой порции (C1) шихты на последующую станцию (200n) загрузки при ее наличии для загрузки последующей порции шихты или на участок (2B) предварительного подогрева. Около входа к участку (2A) предварительного подогрева распознают (115) в шихтовом материале, выгруженном на конвейер (2) непрерывного действия, первую порцию (C1) шихты и последующие порции (Cn) шихты при их наличии, впоследствии выгруженные на конвейер (2) непрерывного действия с помощью соответствующих средств (M1, M1', M1'') для идентификации. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх