基于多率采样的焦炉火道温度软测量集成模型

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1、中南大学硕士学位论文第一章绪论控制模型和前馈供热量控制模型【17'18】。其中，焦炉目标温度控制模型中，利用蓄顶温度来间接反映火道温度，建立了火道温度和蓄顶温度的双抛物线模型。安钢焦化厂在运行了焦炉加热燃烧过程自动控制系统之后，焦碳质量提高，炉温控制偏差减小。北京科技大学利用北京炼焦化学厂和宝钢的数据，建立了火道温度软测量模型。该模型利用燃烧室温度在一个结焦周期内由于相邻炭化室所处结焦状态不同而发生规律性波动形成的“w”曲线，并根据焦炉燃烧室一炭化室传热数学模型，推广得到了焦炉火道温度软测量模型【19,20】。该模型能基本准确的预测火道温度。(2)线性回

2、归模型莱钢焦化厂采用华东冶金学院技术，建立了焦炉加热自动控制系统。在该系统中，同样采用蓄顶温度反映火道温度的策略，建立了火道温度和10个蓄顶温度平均值的一元线性回归模型[2卜231。据文献介绍，该系统工作状况良好，满足工业控制要求。(3)神经网络模型铁道科学研究院智能系统研究中心利用蓄顶温度和火道温度之间的关系，建立了两者之间的神经网络模型【24，251。该智能控制系统应用在北京焦化厂，运行效果良好。采用软测量的方法对火道温度进行检测，在模型建立适宜和精度可靠的前提下，可以很大程度上减少工业成本，降低由于采用人工测温带来的劳动强度。在国内，还有采用直接测

3、量火道温度的方式，其典型代表是宝钢。该厂5、6号焦炉加热自动控制系统【26l在每个燃烧室都安装了测温热电偶，利用热电偶获得火道温度的实时数据，利用此检测数据和目标温度构成闭环系统，对火道温度进行调节。该系统运行以来，炉温控制相当准确、稳定，火落判定准确性高，节能效果显著，但是由于测温用热电偶价格很高并且容易损坏，导致维护保养的费用过高。国外，焦炉加热控制技术可以分为两类，分别是以前馈控制为主、反馈控制为辅和反馈控制为主、前馈控制为辅的两类。以前馈控制为主、反馈控制为辅的控制系统，具有代表性的是法国的CRAPO系统【271、荷兰CETC01281及其改进系

4、统、比利时的CRM系统‘29]、德国的ABC系统【301、芬兰的CPMS／311系统和美国的大部分公司都采用这种控制策略。其特点是依据入炉煤的性状参数和焦炉的平均温度计算炼焦热，根据装煤量、生产任务或同时考虑废气带出热和炉体散热等通过热平衡原理求得炼焦耗热量，或根据生产操作经验值给定炼焦耗热量。由此可以看出，此类系统主要根据供热模型直4中南大学硕士学位论文第一章绪论接控制供热量，缺点是投资大，适应性差，维护困难，且不能克服各种随机扰动。以反馈控制为主、前馈控制为辅的控制系统，具有代表性的是日本钢管的CCCS系统‘321、日本钢铁公司的ACC系统【33】、

5、荷兰霍戈文钢铁公司的CETC01341系统。其共同特点是：首先假定目标火道温度和标准火道温度、目标结焦终了时间和目标焦饼温度；然后由实测火道温度与标准火道温度、结焦终了时间与焦饼温度与假定值之间的偏差进行校正，同时考虑焦炉炉温的滞后效应。此类系统以稳定火道直行温度为目标，主要通过比较火道温度和目标温度来调节煤气流量与烟道吸力，实现加热控制，与前馈控制为主的相比，具有能够克服各种随机扰动，投资少，维护成本低，适应性好的特点。而如果系统有两种或两种以上操作或运行频率，通常被视为多率系统【351。多率系统根据其系统内部采样频率的不同，一般又可以分为两类系统。一

6、类是双率系统。系统所有的控制输入和系统输出的采样(刷新)只存在两种不同频率，并且这两种频率是某个基频的整数倍，称这样的采样数据系统为双速率采样系统(简称双率系统)。如果所有的输入具有相同的刷新频率，而所有的输出具有与输入不同的相同采样频率，则这样的数据采样系统就是我们常见的双率系统，目前关于双率系统的文献均是对这种双率系统的研究。另一种双率系统是针对MISO系统、SIMO系统和MIMO系统而言的。对MISO系统来说，输入存在两种不同频率，而输出频率与两种输入刷新频率的一种相同；对SIMO系统来说，输出存在两种频率，而输入频率与两种输出采样频率的一种相同；

7、对MIMO系统来说，所有输入和输出中仅存在两种不同频率，且输入存在着这两种频率或输出存在着这两种频率；另一类是当系统存在三种或三种以上采样(刷新)频率，并且所有的这些频率是某个基频的整数倍，称这样的采样数据系统为多速率采样系统(简称多率系统)。多速率采样系统，根据输入信号刷新频率和输出信号采样频率的不同，可以分为三大类别，即：输出信号采样频率相同，而输入信号刷新频率不同的多速率输入采样系统；输入信号刷新频率相同，而输出采样频率不同的多速率输出采样系统；以及输入信号刷新频率和输出信号采样频率均不相同的多速率输入．输出采样系统。目前研究得最多的多速率输出采样

8、系统，并且输出采样频率比输入刷新频率慢很多的多速率采样系统。而根据输入刷新频率与