[发明专利]一种用于青瓷素烧炉窑温度监测的可靠估计方法

说明书

本发明公开了一种用于青瓷素烧炉窑温度监测的可靠估计方法。青瓷素烧炉窑温度变化和测量存在明显的时滞，且炉窑温度受燃气、空气和青瓷胚体材料这些随机和确定性扰动的影响，无法对炉窑温度进行实时和准确地监测，青瓷素烧的质量难以保证。本发明设计了青瓷素烧炉窑温度监测的可靠估计器，考虑了外界环境变化和估计器元件老化造成的估计器参数的不确定变化。通过对炉窑温度监测的估计误差增广系统的鲁棒渐近均方稳定性分析和干扰抑制性能分析，建立了估计器增益的有效求解方法。本发明提出的方法可以实现青瓷素烧过程炉窑温度的实时、准确和可靠估计，精准掌握炉窑温度状态，为提高素烧质量提供保证。

技术领域

本发明属于自动化技术领域，通过设计可靠的状态估计器对青瓷素烧炉窑温度进行实时、准确地监测，其中涉及了对青瓷素烧过程温度监测系统的建模、估计误差增广系统的稳定性分析和干扰抑制性能分析以及相应的可靠估计器的设计方法，为青瓷素烧炉窑温度的实时准确监测提供了可靠方法。本发明方法可用于现在龙泉青瓷加工和制作行业。

背景技术

龙泉青瓷始于三国两晋时期，距今已有1600多年的历史。釉色苍翠、温润如玉的龙泉青瓷是中国瓷器史上的瑰宝，自古以来就是全世界人民的珍品，不但在国内知名度非常高，而且畅销亚洲、非洲、欧洲、美洲、澳洲的许多国家和地区。作为瓷器史上的光辉代表，龙泉青瓷是目前唯一入选联合国教科文组织“人类非物质文化遗产”的陶瓷类项目。

瓷器素烧是指未施釉的瓷器胚体的烧制过程，是瓷器加工制作过程的重要工序。龙泉青瓷也采用素烧工艺，青瓷胚体经过素烧后再施釉。青瓷素烧的主要目的是提高青瓷坯体的强度，便于装饰、雕刻和施釉这些后续加工过程，降低制作过程中的破损率，可降低施釉破损率，提高成品率。经过素烧环节，青瓷坯体强度增大，可制成薄壁产品，同时吸水性强，施釉快且吸釉均匀，釉面平滑光润，为最终青瓷制作成功奠定重要的基础。

现代龙泉青瓷生产加工大多使用液化气炉窑，与烧柴火的传统龙窑相比，现代的液化气炉窑便于控制窑炉温度和烧成气氛。为了掌握青瓷液化气炉窑内温度，通常在炉窑内安装了热电偶用于测量炉窑内的温度。但是，由于炉窑温度变化和测量存在显著的滞后效应，而且炉窑温度受到燃气、空气和青瓷胚体材料这些变化因素的影响，所以热电偶测量的炉窑温度的实时性、准确性受到很大影响，导致青瓷素烧的升温过程不平稳、温度场分布差异较大，无法达到青瓷加工对炉温的要求。另外，由于设计的估计器在外界环境变化和估计器元件老化的影响下，易产生估计器参数的不确定性变化，会对估计精度和可靠性产生显著影响。因此，急需一种自动化素烧炉窑温度监测的可靠估计方法，考虑估计器增益的不确定性变化，实现对青瓷素烧过程的炉窑温度进行实时、精确和可靠地估计，降低破损率，有助于提高釉烧成品率，还可为后续青瓷素烧炉窑温度的自动控制奠定基础。

发明内容

本发明的目的是针对当前青瓷素烧过程炉窑温度检测的实时性和精确性和可靠性无法满足生产加工需求的缺点，提出一种用于青瓷素烧炉窑温度监测的可靠估计方法。

本发明利用燃烧学、流体力学原理和实验数据相结合的混合随机建模方法，建立青瓷素烧炉窑温度监测系统的状态空间模型，所得的随机时滞微分方程考虑了炉窑温度检测的滞后效应和各类随机变化因素的影响，同时通过不确定性分析和建模方法引入了估计器增益的不确定性参数变化，利用李雅普诺夫稳定性原理和随机分析方法，得到青瓷素烧炉窑温度监测的估计误差增广系统的鲁棒渐近均方稳定性判据，在此基础上进行估计误差增广系统的抗干扰抑制性能分析，最后基于线性矩阵不等式建立了可靠估计器的求解方法。本发明可以为青瓷素烧炉窑温度检测提供实时、准确、可靠的估计方法，同时考虑了各类时滞、随机扰动、能量有界的扰动输入、估计器增益矩阵的参数不确定变化这些复杂因素，因而具有很强的实用性，而且为青瓷素烧炉窑温度的自动控制奠定了基础，可用于现代龙泉青瓷的生产加工。

本发明方法的具体步骤是：

步骤一、建立青瓷素烧炉窑温度监测系统的状态空间模型；