[发明专利]实现在线控制模型工艺稳定性的滤波方法及系统

说明书

本发明提供一种实现在线控制模型工艺稳定性的滤波方法及系统，包括：设定带宽周期；采集在线控制模型随时间输出数据点；取不小于带宽周期的稳态数据点，获得其最大值和最小值，最大值和最小值之差为滤波带宽；采用滤波带宽对在线控制模型的每个数据点进行滤波，包括：在滤波带宽不变条件下，设定初始带宽最大值和初始带宽最小值为任一值；判断第一数据点是否在初始带宽最大值和初始带宽最小值范围内；在范围内，将第一数据点过滤为带宽目标值，带宽目标值为上述范围任一值；不在范围内，滤波带宽整体平移使得第一数据点在平移后滤波带宽对应的带宽最大值和带宽最小值范围内，将第一数据点过滤为平移后带宽目标值；重复上述步骤依次对数据点过滤。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，更为具体地，涉及实现在线控制模型工艺稳定性的滤波方法及系统。

背景技术

连铸过程在线控制模型中，绝大多数基于温度场模型计算结果，比如：动态二冷模型基于温度场计算的表面温度、凝固末端、坯壳厚度等；动态压下模型基于凝固末端、铸坯不同位置处的固相率等，而由于温度场模型是对连续传热微分方程的离散解，更重要的是在沿拉坯方向也进行了离散网格化，以坯块的方式管理和计算，导致温度场模型计算结果即使在稳态情况下也存在震荡，用带有震荡的计算结果制定动态二冷水和压下等工艺，必然带来工艺参数的震荡，一方面这种震荡是温度场模型处理带来的，并非实际情况，另一方面用带有震荡的工艺参数进行设备动作控制，会导致设备频繁处于调节过程，影响工艺的稳定性、控制和设备系统的使用寿命。

比如轻压下模型压下辊的压下量主要根据凝固末端或者压下辊处对应的中心固相率制定，温度场模型计算的凝固末端和压下辊处对应的中心固相率即使在稳态情况下，依然存在震荡，导致轻压下模型的压下量在不停的震荡，用不断震荡的压下量去控制设备，自然始终处于频繁调节过程，引起工艺上不稳定，导致控制系统的频繁调节对电器和设备的使用寿命带来影响。

其中，稳态是指拉速、中包温度、结晶器水量和温差、二冷水量等温度场模型计算用参数都不变的情况，而非稳态为温度场模型计算用参数有发生变化的情况，其中拉速的变化对温度场计算结果影响最显著。

现有的过滤方法常用的有最小二乘拟合和均值滤波法，最小二乘拟合算法只能在一定程度上平滑数据，其滤波的特点是能够保留细节信号，因此当噪声信号过于强烈时，最小二乘拟合法的平滑效果并不明显，经过滤波后的数据依然保留过多的噪声，难以满足要求。而均值滤波法最大的特点是可以得到很好的平滑效果，但其平滑效果是以时间的滞后和细节信号的丢失为代价的。因此在低信噪比条件下，为了获得满意的平滑效果必须采用长数据段的均值滤波，则后果是一些关键处的细节信息丢失，而且滞后现象明显，也就是说可以在最小二乘拟合的技术上进行均值滤波，形成改进综合滤波算法，如图1所述，改进综合滤波算法虽然在数据有坏点的情况下可以对坏点进行一定程度的修正，但在原始数据存在波动的情况下，现有的滤波方法处理结果依然会处于波动状态过程，而且在发生客观的变化后，处理结果又具有一定的滞后性，这种滞后性就是滤波处理的特性。

在稳态情况下，模型计算结果的变化完全是非客观的，是模型自身导致的，以噪音为主，而在非稳态情况下，计算结果的变化在除去模型自身导致的噪音后，变化又是客观的，不应该被滞后处理，而目前针对信号滤波的方法并不适合。现有滤波方法无法满足稳定工艺的要求。

现有的滤波方法很难保证在稳态情况下能完全过滤掉“噪音”，从而保证模型计算结果的稳定性，只能缩小计算结果的震荡范围，无法达到工艺稳定性的要求。更主要的是如果在非稳态情况，比如拉速不断升高过程，凝固末端或者压下辊处对应的铸坯中心固相率又必然发生变化，这种变化是实际情况，但现有滤波方法会存在或多或少的滞后性，并且滞后性和非稳态变化的急剧程度有较大联系，这也和实际情况不符。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种实现稳态和非稳态过程模型计算结果去震荡功能的在线控制模型工艺稳定性的滤波方法及系统。

根据本发明的一个方面，提供一种实现在线控制模型工艺稳定性的滤波方法，包括：