[发明专利]一种加热炉内钢坯温度分布的模糊控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金自动化过程的控制技术，具体涉及对轧钢加热炉内的钢坯温度分布进行模糊控制的方法。 

背景技术

轧钢加热炉(在本发明中简称加热炉)的基本任务是按预定的加热曲线对钢坯进行加热，以为轧制机组输送质量合格的钢坯。确定合适的控制策略，在满足工艺约束的前提下获得某种意义上的最佳指标，是加热炉优化控制的根本任务。实现加热炉优化控制需要解决的主要问题包括3个方面：①钢坯温度分布预报；②加热炉炉温分布的稳态优化设定以及钢坯理想加热曲线的确定；③加热炉炉温分布的动态补偿控制及实现，即通过动态补偿控制调整炉温分布的设定值，对各种干扰的影响进行动态补偿，保证钢坯按预定的加热曲线进行加热。 

基于模糊控制方法实现炉温的动态补偿，是一种较为有效的炉温动态补偿控制方法。张卫军等人报道了一种加热炉炉温模糊决策方法[张卫军，吴雪琦，陈海耿.《基于机理模型的加热炉在线炉温模糊决策》，东北大学学报(自然科学版)，2005，Vol.26，No.9]，采用模糊控制方法进行炉温的动态补偿控制，以本段控制点的输出偏差和偏差变化率作为模糊决策依据，并将前段控制点的偏差作为控制器的前馈输入，使炉温决策具有超前功能。 

然而，加热炉是典型的分布参数系统，炉内任一空间点处的炉温，不仅直接影响该空间点附近的钢坯温度，而且对该点之后的钢坯温度分布也有明显影响。包括《基于机理模型的加热炉在线炉温模糊决策》在内的现有的炉温动态补偿控制方法的一个不足之处在于，在动态补偿控制过程中均没有考虑本段烟温调整对控制点后钢坯温度分布的影响，难以有效保证待加热钢坯按照理想的加热曲线完成加热过程。 

此外，在基于模糊控制方法的炉温动态补偿控制技术中，目前所采用的控制器均为基本的二维模糊控制器，其控制规则直接来源于操作者的运行经验。为了在炉温调整中充分考虑炉温调整点后钢坯温度误差分布及其变化趋势，控制器的输入信息应该具有高维特征。此时基本的模糊控制结构所固有的缺陷十分明显。因为当控制器的输入维数大于3时，由操作人员对受控对象认识的模糊信息的归纳和操作经验的总结来建立模糊控制规则，将变得十分困难，甚至是办不到的。因此，为了能够有效保证钢坯按照理想的加热曲线完成加热过程，需要对基本模糊控制结构进行改造。 

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的不足，提供一种加热炉内钢坯温度分布的模糊控制方法，以使待加热钢坯能够更好地按照理想的加热曲线完成加热过程。 

实现所述发明目的技术方案是这样一种加热炉内钢坯温度分布的模糊控制方法，与现有技术相同的方面是，该方法包括先将加热炉的有效炉长均分为n段、设定对应的炉温补偿离散点，然后利用钢坯温度分布预报模型和加热炉稳态优化设定模型，以确定钢坯表面平均温度理想分布曲线和钢坯中心温度理想分布曲线的步骤(一)。其改进之处是，在步骤(一)以后，还依次包括如下步骤： 

(二)对于炉温补偿离散点，设置补偿控制分量离散点，选择模糊语言值和模糊控制规则，对各补偿控制分量离散点j处钢坯温度偏差及钢坯温度偏差变化率进行模糊化处理，建立与炉温补偿离散点对应的二维模糊控制器组，以构成炉温补偿控制分量模糊推理模块，由该炉温补偿控制分量模糊推理模块确定炉温补偿离散点处的一组炉温动态补偿控制分量； 

(三)建立炉温补偿控制分量加权综合模块，并与炉温补偿控制分量模糊推理模块一起，构成钢坯温度分散推理模糊控制器，通过对炉温补偿控制分量模糊推理模块输出的一组炉温动态补偿控制分量进行加权综合，获得炉温补偿离散点处的炉温实际动态补偿量，并利用各炉温补偿离散点处的炉温实际动态补偿量对给定的炉温分布曲线进行动态补偿； 

(四)在以上各步骤的基础上，建立基于分散推理结构的钢坯温度模糊控制系统，通过炉温分布曲线的动态补偿，保证钢坯按给定的理想加热曲线完成加热过程；