高炉热风炉混杂系统建模与协调优化控制

【摘要】高炉炼铁生产是钢铁工业流程上游的一个核心工序,其中高炉热风炉是整个高炉炼铁工艺流程中能源消耗的关键环节。建立高炉热风炉系统的有效模型以及控制方案是提高热风炉运行效率、节能降耗的重点。目前国内热风炉平均送风温度低于世界水平,对于热风炉模型研究应用不足,控制多采用人工手动,控制效果多依赖于操作工程师的经验。针对以上问题,本文提出了一种高炉热风炉混杂系统建模与协调优化控制方法。基于热风炉实际运行工况,应用了子空间辨识、混合逻辑动态建模方法、模型预测控制方法等,对热风炉的模型建立和优化控制进行了研究,具有更加贴切地反映热风炉工作周期情况,更加合理地控制热风炉系统运行等优点。本文的研究内容主要包括以下几个方面：1.对高炉热风炉机理模型进行分析处理,基于机理模型,应用子空间辨识的方法分别对高炉热风炉烧炉阶段和送风阶段工业过程进行辨识,得到系统两个工作阶段下的状态空间模型,对辨识方法应用于热风炉系统建模的意义并对辨识结果进行了分析。2.提出了基于混合逻辑动态建模方法的高炉热风炉混杂系统模型,利用子空间辨识得到的热风炉两个工作阶段的状态空间模型,设计高炉热风炉系统混合逻辑动态模型的建立方案。通过推导得到模型的规范形式,之后基于混合逻辑动态模型的通用语言(HYSDEL语言)对模型进行了描述和仿真。3.提出了基于混合逻辑动态模型,针对热风炉工业过程的协调优化控制方法。使用了可变周期送风策略,分别设计了高炉热风炉两个工作阶段的控制方案,对于高炉热风炉燃烧期采用模型预测控制,送风期采用数学模型反推旁通阀冷风量以保证热风温度稳定。同时阐明了两个工作阶段的切换方案。最后将控制结果与传统控制方法进行了对比分析,说明了本文控制方案的可行性、可靠性以及高效性。
【作者】滕宇；
【导师】杨春节；
【作者基本信息】浙江大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】高炉热风炉；子空间辨识；混合逻辑动态模型；模型预测控制；协调控制；

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