[发明专利]加热炉炉温智能控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种加热炉炉温智能控制系统，其特征在于，包括在线式红外视频测温仪、监控计算机及安装于加热炉输气管道上的天然气流量调节阀和流量传感器；所述在线式红外视频测温仪包括红外摄像头和微处理器，红外摄像头安装在加热炉内侧炉壁上，用于采集炉膛内的红外视频图像并发送给微处理器；微处理器位于加热炉外部，用于处理红外摄像头拍摄的红外视频，得出炉内视场范围内的钢坯表面温度；在线式红外视频测温仪与监控计算机连接，将拍摄的炉内视频图像以及得出的钢坯表面温度发送给监控计算机；流量传感器与监控计算机输入端连接，用于采集输气管道内的天然气流量并发送给监控计算机；监控计算机输出端与天然气流量调节阀连接，用于根据钢坯表面温度情况控制天然气流量调节阀调节管道内的天然气流量。

2.根据权利要求1所述的加热炉炉温智能控制系统，其特征在于，所述的在线式红外视频测温仪采用双光路比色测温方法获得钢坯表面温度。

3.根据权利要求1所述的加热炉炉温智能控制系统，其特征在于，所述的在线式红外视频测温仪与监控计算机无线连接。

4.一种加热炉炉温智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1.在线式红外视频测温仪利用加热炉内的红外摄像头实时拍摄炉内钢坯周围的红外视频图像，经微处理器处理获得炉内视场范围内的钢坯实时温度，将视频图像和钢坯实时温度传输给监控计算机；

步骤2.监控计算机将钢坯实时温度与设定温度比较，若大于等于设定温度，则执行步骤3.1；若小于设定温度，则执行步骤3.2；

步骤3.1.监控计算机向天然气流量调节阀发出控制信号，将其关闭，停止输气调节，继续执行步骤1；

步骤3.2.监控计算机计算钢坯实时温度与设定温度的差值并将该差值作为偏差值DV₁，同时计算单位时间内钢坯实时温度与设定温度的差值，即温差变化率作为偏差值DV₂；根据偏差值DV₁和DV₂，基于模糊控制规则查找PID控制参数，并根据PID控制参数产生调节控制参数OP₁，执行步骤4；

步骤4.监控计算机根据调节控制参数OP₁及流量传感器发送的天然气流量信号产生控制输出值，输出给天然气流量调节阀；

步骤5.天然气流量调节阀按控制输出值调节天然气流量，并继续执行步骤1。

5.根据权利要求1所述的加热炉炉温智能控制方法，其特征在于，步骤1中微处理器采用双光路比色测温方法计算钢坯实时温度。

6.根据权利要求4所述的加热炉炉温智能控制方法，其特征在于，步骤3.2中模糊控制规则包括：

偏差值DV₁的模糊控制子集设定为E＝{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}＝{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}＝{-18，-12，-6，0，6，12，18}；

偏差值DV₂的模糊控制子集设定为EC＝{NM，NS，ZE，PS，PM}＝{负中，负小，零，正小，正中}＝{-1.5，-1，0，1，1。5}。

7.根据权利要求6所述的加热炉炉温智能控制方法，其特征在于，模糊控制规则进一步包括：根据偏差值DV₁和DV₂的子集，基于下述的表格获取模糊规则结果：

根据模糊规则结果，基于下表获取PID参数基本值：

其中，PID参数基本值的取值为：

PP1＝40P2＝50P3＝55P4＝60P5＝55P6＝45P7＝40II1＝50I2＝55I3＝60I4＝90I5＝65I6＝50I7＝45DD1＝30D2＝40D3＝40D4＝40D5＝45D6＝40D7＝35

根据PID参数基本值，计算PID控制参数：

PID(k)＝Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+(k-2)]，其中k是第k次采样周期，Kp是比例环节，e(k)是第k次采样周期的偏差值，Ki＝KpT/Ti，Kd＝KpTd/T，T为采样周期，Ti为积分时间，Td为微分时间。