高炉铁水含硅量的模糊预测函数控制.pdf

　第 39 卷第 3 期 ( ) Vol139 No13 郑 州 大 学 学 报 理 学 版 　 2007 年 9 月 J . of Zh engzhou Uni v. (N at . Sci . E d. ) Sep1 2 007 高 炉 铁 水 含 硅 量 的 模 糊 预 测 函 数 控 制 1 2 李启会 　刘祥官 ( 1. 嘉兴学院数学系 　浙江 嘉兴 314001 ; 2 . 浙江大学系统优化技术研究所 　杭州 310 027 ) 摘要 : 在高炉炼铁过程中 铁水含硅量既是衡量铁水质量的重要指标 也是表征高炉热状态的关键 参数. 设计了一 种比较新颖的预测函数控制模型 计算了影响铁水含硅 量变动的几个关键参数 的时滞 . 通过所设计 的预测 函数控 制模型确定了铁水含硅量与这些参数之间的近似函数关 系 应用该函数就莱钢 1 号高炉所采集 的数据对铁 水含硅 量进行了局部的预测控制 效果很好 . 关键词 : 高炉炼铁 ; 时滞分析 ; 模糊预测控制 中图分类号 : TP 2 73 　　　　　　　 文章编号 : 1671 - 6841 (2 007) 0 3 - 0 104 - 0 5 0 　引言 在高炉冶炼过程中 铁水含硅量是评定高炉炉况稳定性和生铁质量 的重要指标 也是表征高炉热状态及 其变化 的标志之一[ 122 ] . 因此及时调控铁水含硅量有助于控制高炉热状态 保证高炉稳定运作. 高炉冶炼过程 复杂 具有多变量 、非线性 、大滞后、强耦合等特点 建立高炉铁水含硅量动态预测控制模型 确定铁水含硅量 与影响因素之 间的非线性动态关系是重要 的技术难题[325 ] . 本文根据莱钢高炉冶炼 的实际情况确定了影响硅含量的主要 因素 考虑这些因素 的时滞影响 利用模糊 预测函数控制[ 6 ] (F uzzy Pr edicti ve Fun ct ion al Co nt ro l F PFC) 方法对高炉炉温预测控制进行研究 就莱钢 1 号高炉智能控制专家系统现场采集的数据 应用所设计的模型对铁水含硅量做了成功的局部预测控制. 1 　预测函数控制算法设计 预测函数控制( PF C) 是第三代模型预测控制算法 它是 由 Rich al et 和 Kun tze 等人在上世纪 80 年代 中 后期提 出的[ 728 ] 是基于预测控制原理发展起来的一种新型的预测控制算法 . 为 了提高预测函数控制 的鲁棒 性 文中尝试用模糊推理的方式对误差进行补偿 即控制量为预测函数控制量与模糊补偿量之和 控制结构 如 图 1 所示. 在炉温平稳发展状态下 高炉工长主要通过调整喷 煤量来控制炉温 [ Si ] 的发展. 实际生产 数据表 明:在不 同的炉况状态下 喷煤量与炉温 [ Si ] 的相关性呈现复杂 的非线性关系 有时呈正相关 有时呈负相关. 作为一种预测控制方法 预测 函数控制和 PFC 同 样具有 内部模型 、滚动优化 、反馈校正 3 个基本特征 和 图 1 　模糊预测函数控制原理 其他预测控制模型相 比 PF C 具有线性计算量小 鲁棒 Fig. 1 　Pr inciple o f f uzzy cont rol 性强等特点 从而具有更大 的使用价值 . 文[ 122 ]采用如下差分形式的预测模型对 [ Si ] 的波动值进行 了预测 : Δ[ Si ]n = A (L S n - LS n - 1 ) + B ( FF n - FF n- 1 ) + CΔTL C + D ( F Q n - FQ n - 1 ) +