[发明专利]一种水泥回转窑煅烧预测控制系统及方法

摘要

一种水泥回转窑煅烧预测控制方法及系统，其方法是：(1)采集水泥回转窑煅烧过程的现场数据并对其分类；(2)对其数据分别进行模型辨识，并将其有机结合，建立预测模型；(3)用预测模型对煅烧过程的历史和未来的数据信息预测出煅烧过程的输出，并利用模型输出误差反馈校正得到闭环的煅烧过程的预测输出；(4)依据闭环预测输出和参考输出轨迹，构造出非线性目标函数，用序列二次规划法对目标函数求最优解，得到煅烧控制量的预测值。系统包括与水泥回转窑连接的智能检测仪表和执行器、数据存储装置及上位机，其中上位机嵌入了煅烧预测控制算法。本发明能够适应水泥回转窑煅烧过程的动态性，多变量之间耦合性、非线性、时滞性，得到良好的控制效果。

主权项

一种基于BP‑ARX时滞模型的水泥回转窑煅烧的预测控制方法，其特征在于该预测控制方法包括以下步骤：步骤一：确定煅烧过程的主要输入输出量并获得分类辨识数据，影响煅烧过程的主要输入量窑头喷煤量和高温风机挡板开度，输出量窑内NOx含量和氧气含量，采集相应变量的现场运行数据存放于数据存储装置，并将其分类为稳态数据和动态数据；步骤二：建立预测模型，利用BP神经网络对分类出的稳态数据进行辨得到水泥回转窑煅烧过程的非线性BP稳态模型，利用最小二乘法对分类出的动态数据进行辨识得到煅烧过程的线性时滞ARX动态模型，并通过将稳态模型和动态模型进行有机并联组合，得到水泥回转窑煅烧过程的MIMO时滞系统BP‑ARX预测模型；步骤三：预测未来输出状态，在当前时刻k，利用水泥回转窑煅烧过程的历史和未来数据的输入输出信息，通过基于BP‑ARX模型的预测控制模型，并将其进行迭代对水泥回转窑煅烧过程未来一段时间的输出状态窑内NOx含量y1n(k+j)、氧气含量y2n(k+j)进行预测；步骤四：误差反馈校正，将从步骤三中得到的回转窑煅烧过程未来的输出状态yin(k+j)和k时刻的输出误差ei(k)相加，得到基于k时刻回转窑煅烧过程未来的闭环预测输出窑内NOx含量y1c(k+j)、氧气含量y2c(k+j)；步骤五：设定输出量参考轨迹，为使煅烧过程未来输出量能够沿着预先设定轨迹平稳地达到设定值，引入参考输出轨迹窑内NOx含量y1r(k+j)、氧气含量y2r(k+j)；步骤六：滚动优化求解，将得到的预测闭环输出yic(k+j)与设定的参考轨迹yir(k+j)进行比较，构建带约束的二次型目标函数，并通过序列二次规划法对其进行滚动优化求解，计算出当前时刻应加于水泥回转窑的喷煤量u1(k)、高温风机挡板开度u2(k)；步骤七：根据步骤六计算出的当前时刻输入量控制现场智能执行器，实现现场水泥回转窑煅烧过程的自动控制。