[其他]玻璃窯爐N—開關(guān)過程的控制方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87102502
• 申請(qǐng)日: 1987-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN87102502A
• 公開（公告）日: 1988-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳士淵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 常州工業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): C03B5/00
• 分類號(hào): C03B5/00;C03B5/24
• 代理公司: 江蘇省專利服務(wù)中心常州服務(wù)部
• 代理人: 高勝華

本發(fā)明涉及N個(gè)相同的連續(xù)動(dòng)態(tài)過程的自動(dòng)控制方法。

N-開關(guān)過程在工業(yè)中普遍存在，它是由開關(guān)控制N個(gè)相同的連續(xù)動(dòng)態(tài)過程，N為任一正整數(shù)。如玻璃窯爐的蓄熱室為2-過程，高爐熱風(fēng)爐為3-過程或4-過程，煤氣發(fā)生爐為1-過程，煤焦?fàn)t為1-過程，等等。

現(xiàn)有玻璃窯爐蓄熱室等N-開關(guān)過程的控制均采用對(duì)過程數(shù)學(xué)模型的靜態(tài)控制方法（如定值、定位、定時(shí)控制等）、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法、經(jīng)驗(yàn)公式的三種方法，或是以上三種方法的組合。這些方法在局部時(shí)間、特定運(yùn)行狀態(tài)下，使性能接近最優(yōu)，但不是最優(yōu)的，其原因有二：

（1）因工程近似方法的缺陷所造成的固有弊病;

（2）系統(tǒng)的各參數(shù)一般是時(shí)變的，且狀態(tài)測(cè)量值有噪音干擾，當(dāng)系統(tǒng)響應(yīng)有純滯后存在時(shí)，靜態(tài)逼近或經(jīng)驗(yàn)方法難于做到準(zhǔn)確地跟蹤預(yù)測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)。

目前大多數(shù)玻璃窯爐蓄熱室的燃燒，一般為每隔15分鐘開關(guān)切換一次，或當(dāng)溫度達(dá)到某一值時(shí)，開關(guān)進(jìn)行切換。這種定值控制方法并不根據(jù)窯爐實(shí)際燃燒狀況，也不管開關(guān)是否應(yīng)該切換，因而難免造成能耗浪費(fèi)及效率降低。

極小值原理或動(dòng)態(tài)規(guī)則方法已用于動(dòng)態(tài)過程的最優(yōu)控制。自校正控制也已廣泛用于軍事、工業(yè)中連續(xù)量的控制。經(jīng)查找各國專利文獻(xiàn)，目前尚未見極小值原理及自校正控制方法用于N-開關(guān)過程的控制。

本發(fā)明的目的在于提出玻璃窯爐蓄熱室開關(guān)切換的新控制方法，使每一個(gè)開關(guān)切換時(shí)刻都處于最佳時(shí)刻，保證連續(xù)運(yùn)行過程取得最好效益。

本發(fā)明是根據(jù)常用的輸入-輸出關(guān)系模型，建立了在固定切換程序下描述時(shí)間-輸出關(guān)系的改寫模型。在硬件配置上，將存貯元件按照新的方式，組成二個(gè)寄存區(qū)隊(duì)列，每對(duì)列有N個(gè)區(qū)。將N個(gè)子過程的輸入輸出值u_r（k），x_r（k），u_r（k-1），x_r（k-1）等，（其中r＝1，2…N）放在第一個(gè)寄存區(qū)隊(duì)列中，稱為物理數(shù)據(jù)區(qū)，每個(gè)單元存放一個(gè)物理子過程的輸入輸出值，其輸入值隨切換而周期性改變。改寫模型把N個(gè)子過程重新排列，稱為N個(gè)邏輯子過程，其輸出數(shù)據(jù)依此排列放在第二個(gè)寄存區(qū)隊(duì)列中，該隊(duì)列稱為邏輯數(shù)據(jù)區(qū)，其特點(diǎn)為每個(gè)寄存區(qū)代表一個(gè)邏輯子過程，對(duì)應(yīng)著一個(gè)固定的輸入狀態(tài)，分別稱為第1過程，第2過程…第N過程。

邏輯數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)來源是物理數(shù)據(jù)區(qū)，因此，必須解決兩區(qū)之間寄存區(qū)的對(duì)應(yīng)問題。在每次切換之后，邏輯數(shù)據(jù)區(qū)與物理數(shù)據(jù)區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系改變，見圖3.（15）、（16）…（17）、（18）為物理數(shù)據(jù)區(qū)隊(duì)列，（19），（20）…（21），（22）為邏輯數(shù)據(jù)區(qū)隊(duì)列，它對(duì)應(yīng)于第一子過程，第二子過程，…第N-1子過程，第N子過程。對(duì)應(yīng)關(guān)系重建時(shí)，各寄存區(qū)的地址以及作用均不改變，要變的只是其數(shù)據(jù)傳送的對(duì)應(yīng)關(guān)系。相當(dāng)于兩個(gè)隊(duì)列相對(duì)移動(dòng)一步。重建之后，物理寄存區(qū)（15）原對(duì)應(yīng)邏輯寄存區(qū)（19）即第一過程，現(xiàn)對(duì)應(yīng)為第N過程（22），其余對(duì)應(yīng)關(guān)系變?yōu)椋?6）對(duì)應(yīng)（19），（18）對(duì)應(yīng)（21）。此外，切換時(shí)的邏輯數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)數(shù)值，代表著切換前對(duì)應(yīng)的物理數(shù)據(jù)區(qū)傳過來的數(shù)據(jù)的終值，邏輯數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)存放的數(shù)值應(yīng)朝隊(duì)列方向循環(huán)移動(dòng)一步，即數(shù)據(jù)沿下列方向移動(dòng)：由邏輯數(shù)據(jù)區(qū)（19）移到（22），而（22）移到（21）依此類推。改寫模型用到的這兩個(gè)寄存區(qū)隊(duì)列的配置方法及相對(duì)應(yīng)關(guān)系的循環(huán)移位方法，是本發(fā)明的新的排列方法。與通常移位寄存器的不同在于它放置數(shù)據(jù)集合構(gòu)成的隊(duì)列，而不是數(shù)位隊(duì)列，它的移位不是指地址及作用的改變，而僅僅是對(duì)數(shù)據(jù)傳送的對(duì)應(yīng)關(guān)系的改變。

玻璃窯爐蓄熱室的N-開關(guān)的改寫模型：

或簡(jiǎn)寫為：X（i.j）＝Φ（j）X（i-1）+Γ（j）u

該改寫模型明確表示出了N-開關(guān)的循環(huán)作用，并且其中真正的控制量是作用區(qū)間的長(zhǎng)度j^＊即切換時(shí)刻。u在這里是一組常數(shù)。這樣就將極小值原理應(yīng)用于本控制方法之中。它使窯爐開關(guān)的切換時(shí)間為最佳時(shí)刻，熱效率等指定的性能指標(biāo)比其它控制方法都好。

在改寫模型中，窯爐開關(guān)切換之間的時(shí)間間隔稱為作用區(qū)間，而i則表示第i個(gè)作用區(qū)間。j表示采樣周期數(shù)。X（i.j）表示在時(shí)間（i，j）N個(gè)過程的輸出值。