论文摘要
在钢铁企业中，一些设备如高炉、焦炉和转炉都会生成副产品——煤气。煤气混合过程即为回收利用这些副产煤气，不仅节约能源，而且降低了环境污染，是钢铁生产的重要环节。混合煤气热值和压力稳定与否，影响到煤气质量、设备寿命、生产环境以及钢铁生产的质量和产量。因此研究煤气混合过程控制对钢铁工业生产有着重要的意义。煤气混合过程是一个高度复杂的工业过程，具有多变量强耦合、非线性、不确定性、时变、难以建立数学模型等控制难点。本文在充分分析煤气混合过程的特点和控制难点的基础上，提出一种智能集成解耦控制算法，通过融合模糊控制算法、专家控制算法、智能解耦算法先进技术进行设计，逐层实现解耦。首先，针对煤气混合过程单变量的变化特性，选择“粗调”或“精调”模糊控制器，并利用专家控制算法对特殊工况条件下的模糊控制输出作适当调整；同时采用前馈专家控制算法，对大扰动进行补偿。然后，采用模糊解耦控制算法实现煤气混合过程的多变量之间的解耦。本文在总结操作人员的经验，分析煤气混合过程特性和蝶阀属性的基础上，采用基于专家规则的模糊解耦控制算法，克服回路间的相互干扰，近似地将多变量过程分解为独立的单输入单输出过程。最后，设计了蝶阀控制器。通过分析蝶阀属性，推导蝶阀并联、串联的相对增益矩阵，给煤气热值压力解耦控制规则的设计、高阀增量与焦阀增量在两道阀门上的分配提供了理论依据；另外，根据蝶阀的流量特性曲线设计了蝶阀专家控制器，提高了控制品质。控制算法在某钢铁公司的两类煤气混合过程中得到了实际应用。运行结果表明，算法具有简便、易行、可靠、易扩充及抗干扰能力强等优点，在控制对象的数学模型难以确定的情况下，实现了焦炉、高炉混和煤气热值与压力，以及多座焦炉集气管压力的稳定，创造了显著的经济效益和社会效益，同时大大减轻了工人的劳动强度，为煤气混合过程的解耦控制提供了一种有效的途径。