[发明专利]自适应与模糊逻辑PID结晶器液位在线控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于结晶器液位控制技术领域，特别涉及模糊逻辑PID结晶器液位在线控制系统及方法。

背景技术

传统的结晶器液位比例、积分、微分(PID)控制适用于稳定的浇注过程，结晶器液位控制过程和其他冶炼过程一样也将受到不确定因素的影响，干扰因素主要包括：

(1)不均匀的拉速：

由于各种现场条件的变化，如设备发生故障或存在缺陷，这会造成拉速不均匀。结晶器液位受此影响，会使控制性能产生偏差。

(2)中间包出水口通道的不规则流动：

在浇注过程中，渣和其他沉淀物会沉积在塞棒、中间包滑动水口之间的通道中以及浸入式水口的内壁上，使钢流通道变窄。同时这些结渣物有时会突然脱落，带来结晶器液位产生波动。

由于钢水的长期冲刷和磨蚀，塞棒的形状会发生不规则的变化，导致结晶器液位不可控。

(3)结晶器振荡：

铸流从结晶器壁上开始凝固，发生黏附。为了防止黏附或使黏附的部位松开，结晶器必须以一定的频率振动，这种振动必然会影响到结晶器液位的测量值，对液位调节产生不良影响。

(4)结晶器内熔池的振动：

从结晶器拉出铸坯很柔软，在夹送辊之间会产生鼓肚，在下一夹送辊又被压回，形成铸坯内液心周期性振动，从而造成结晶器内熔池的振动，影响结晶器液位的控制。

(5)结晶器钢水的紊流和波动：

紊流与结晶器的尺寸以及钢水的流量相关，严重时可能导致钢水在液面形成波动，影响结晶器的液位控制。

对于这些非线性、时变及滞后系统的控制，传统的PID控制在动态响应的超调、稳定时间、控制误差已无法满足系统的实时控制的要求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种自适应与模糊逻辑PID结晶器液位在线控制系统及方法，以解决传统的PID控制在动态响应的超调、稳定时间、控制误差已无法满足系统的实时控制要求的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自适应与模糊逻辑PID结晶器液位在线控制系统，包括：

计算模块，接收输入的结晶器液位设定值与液位测量模块测量的实际值，计算出两值的偏差e；

在线参数调整模块，接收e，在线调整PID控制器应使用的参数K_p、T_n和T_v并输出；

模糊逻辑模块，与所述在线参数调整模块相连接，接收e，根据e判定水口磨损、结渣及结渣脱落情况，接收拉速调整输入参数，接收所述在线参数调整模块输入的K_p、T_n和T_v，输出调整的K_p、T_n和T_v至PID控制器；

PID控制器，与所述模糊逻辑模块相连接，接收e、所述模糊逻辑模块输出K_p、T_n和T_v，进行PID控制，输出PID控制信号；

P控制器，与所述PID控制器相连接，接收PID控制信号，根据该PID控制信号输出调节塞棒或滑板位置的控制信号；

液压机械装置，接受所述P控制器输出的控制信号，对浇注过程中的塞棒或滑板位置进行调节；

液位测量模块，与所述计算模块相连接，用于测量当时液位的实际值并输出至所述计算模块。

进一步地，所述模糊逻辑模块为判断是否存在拉速突变、磨损、结渣和结渣掉落的现象发生，并分别进行以下处理的模块：

拉速突变：因现场原因导致拉速突变，所述模糊逻辑模块根据结晶器液位的期望值和实际检测的液位对PID参数K_p进行调整，在调节范围内保证实际的结晶器液位稳定在期望值范围内；

磨损：对于相同的液位设定值，其实际液位值低于设定值，此时需要升高液位值；所述模糊逻辑模块根据结晶器液位的期望值和实际检测的液位对PID参数K_p，T_n和T_v进行调整，保证实际的结晶器液位稳定在期望值范围内；

结渣：对于相同的液位设定值，其实际液位值高于设定值，此时需要降低液位值。所述模糊逻辑模块根据结晶器液位的期望值和实际检测的液位对PID参数K_p，T_n和T_v进行调整，保证实际的结晶器液位稳定在期望值范围内；

结渣掉落：结晶器液位值将发生波动，所述模糊逻辑模块根据实际液位的波动调节PID参数K_p。