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专利号: 2019108383688
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 铁的冶金
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种退火炉板温控制系统,对退火炉板温进行控制,所述退火炉包括无氧化加热炉NOF段和辐射管加热炉RTF段,所述NOF段和RTF段又各自分为4个区和7个区,当前控制周期为n,下一个控制周期为n+1;其特征在于:所述退火炉板温控制系统还包括:切换控制模块、动态过程模块、稳态过程模块、下发模块和检测模块;

所述切换控制模块用于实时获取新上钢卷的钢卷属性参数,所述钢卷属性参数包括下一个控制周期钢卷厚度hn+1、钢卷宽度wn+1、钢卷类型Mn+1;

所述切换控制模块包括生产数据参考模型和切换控制器;

根据钢卷属性参数,利用所述生产数据参考模型得到下一个控制周期该种钢卷对应的生产速度设定值、NOF段钢卷出口温度设定值和RTF段钢卷出口温度设定值;所述生产数据参考模型是根据专家经验得到的钢卷属性参数与下一个控制周期该种钢卷对应的生产速度设定值、NOF段钢卷出口温度设定值及RTF段钢卷出口温度设定值三者之间分别的对应关系表;

所述切换控制器用于根据当前控制周期的钢卷的生产完成时间倒计时和焊缝检测,判断下一个控制周期钢卷是进入动态过程模块还是稳态过程模块,以便对退火炉的加热过程进行控制;

所述动态过程模块用于得到发生钢卷切换时下一个控制周期NOF段煤气流量预测值Gm_NOF_n+1、NOF段煤气流量动态补偿值ΔGm_NOF_n+1以及下一个控制周期的RTF段煤气流量预测值Gm_RTF_n+1和RTF段煤气流量动态补偿值ΔGm_RTF_n+1;

所述下一个控制周期NOF段煤气流量预测值Gm_NOF_n+1以及下一个控制周期RTF段煤气流量预测值Gm_RTF_n+1均是通过基于支持向量机的煤气流量预测模型得到;所述基于支持向量机的煤气流量预测模型为:其中,w和b分别为权系数向量和偏置;T表示转置;Φ(x)为线性映射函数;核函数K(xi,x)选择径向基函数,且 γ为核参数;αi和αi*分别为Lagrange函数及Lagrange乘子;i表示钢卷参数向量的第i个样本,l表示样本总量,i和l分别为大于0的正整数;xi表示第i个钢卷参数向量,x表示输入的钢卷参数向量;所述钢卷参数包括钢卷宽度wn、钢卷厚度hn、生产速度设定值vset_n和NOF段/RTF段钢卷出口温度设定值Tset_n;

下一个控制周期NOF段煤气流量动态补偿值ΔGm_NOF_n+1和RTF段煤气流量动态补偿值ΔGm_RTF_n+1由当前控制周期的NOF段煤气流量实际值Greal_NOF_n以及下一个控制周期的RTF段煤气流量实际值Greal_RTF_n与基于支持向量机的煤气流量预测模型得到的对应的当前控制周期的NOF段煤气流量预测值Gm_NOF_n以及当前控制周期的RTF段煤气流量预测值Gm_RTF_n分别相减得到;

所述稳态过程模块用于得到未发生钢卷切换时下一个控制周期同一钢卷在退火炉内运行时NOF段煤气流量温度误差反馈补偿值ΔGf_NOF_n+1和RTF段煤气流量温度误差反馈补偿值ΔGf_NOF_n+1;

由下一个控制周期NOF段钢卷出口温度设定值Tset_NOF_n+1与当前控制周期的NOF段炉温实际值Treal_NOF_n得到差值ΔTNOF_n;通过公式ΔGf_NOF_n+1=ΔTNOF_n*k1计算得到下一个控制周期NOF段煤气流量温度误差反馈补偿值ΔGf_NOF_n+1;其中,k1为NOF段比例系数;

由下一个控制周期RTF段钢卷出口温度设定值Tset_RTF_n+1与当前控制周期RTF段炉温实际值Treal_RTF_n得到差值ΔTRTF_n;通过公式ΔGf_RTF_n+1=ΔTRTT_n*k2计算得到下一个控制周期RTF段煤气流量温度误差反馈补偿值ΔGf_RTF_n+1;其中,k2为RTF段比例系数;

所述下发模块用于分配NOF段中每个区的煤气流量Gas_N_T_a,a=1,2,3,4,并控制相应下发煤气流量通入NOF段中对应的各个区中;和分配RTF段中每个区的下发煤气流量Gas_R_T_b,b=1,2,3,4,5,6,7,并控制相应下发煤气流量通入RTF段中对应的各个区中;

所述下发模块包括NOF分区分配控制器和RTF分区分配控制器;

所述NOF分区分配控制器通过得到的下一个控制周期NOF段煤气流量设定值Gset_NOF_n+1,采用自溢式分配策略,根据分区分配表和专家经验将对应的煤气流量分配到NOF段各区;

所述RTF分区分配控制器通过得到的下一个周期的RTF段煤气流量设定值Gset_RTF_n+1,根据专家经验将对应的煤气流量分配到RTF段各区;

动态过程控制时,下一个控制周期NOF段煤气流量设定值Gset_NOF_n+1为:Gset_NOF_n+1=Gm_NOF_n+1+ΔGm_NOF_n+1;下一个控制周期RTF段煤气流量设定值Gset_RTF_n+1为:Gset_RTF_n+1=Gm_RTF_n+1+ΔGm_RTF_n+1;

稳态过程控制时,下一个控制周期NOF段煤气流量设定值Gset_NOF_n+1为:Gset_NOF_n+1=ΔGf_NOF_n+1+Greal_NOF_n;下一个控制周期RTF段煤气流量设定值Gset_RTF_n+1为:Gset_RTF_n+1=ΔGf_RTF_n+1+Greal_RTF_n;

所述检测模块用于检测得到当前控制周期的板厚hn、板宽wn、生产速度设定值vset_n、NOF段钢卷出口温度设定值Tset_NOF_n、RTF段钢卷出口温度设定值Tset_RTF_n、NOF段煤气流量实际值Greal_NOF_n和RTF段煤气流量实际值Greal_RTF_n;并将这些检测值对应传送到所述动态过程模块和稳态过程模块,用来计算下一个控制周期的煤气流量,以控制退火炉中的钢卷温度。

2.如权利要求1所述的一种退火炉板温控制系统,其特征在于:所述动态过程模块包括动态补偿控制器和动态过程控制器;

所述动态补偿控制器根据所述检测模块检测得到的当前控制周期退火炉加热过程中钢卷相关信息hn,wn,vset_n,Tset_NOF_n,Tset_RTF_n、当前控制周期NOF段煤气流量实际值Greal_NOF_n和RTF段煤气流量实际值Greal_RTF_n,分别计算下一个控制周期NOF段煤气流量动态补偿值ΔGm_NOF_n+1和RTF段煤气流量动态补偿值ΔGm_RTF_n+1;

所述动态过程控制器用于根据所述切换控制模块得到的下一个控制周期钢卷相关信息hn+1,wn+1,vset_n+1,Tset_NOF_n+1,Tset_RTF_n+1,得到下一个控制周期NOF段煤气流量预测值Gm_NOF_n+1和RTF段煤气流量预测值Gm_RTF_n+1。

3.如权利要求1所述的一种退火炉板温控制系统,其特征在于:所述稳态过程模块包括NOF反馈控制器和RTF反馈控制器;

所述NOF反馈控制器用来计算NOF段煤气流量温度误差反馈补偿值ΔGf_NOF_n+1;

所述RTF反馈控制器用来计算RTF段煤气流量温度误差反馈补偿值ΔGf_RTF_n+1。

4.一种退火炉板温控制方法,基于权利要求1-3任一项所述的一种退火炉板温控制系统进行实现;其特征在于:包括如下步骤:

S1:获取进入退火炉下一个控制周期的钢卷属性参数,结合生产数据参考模型,获取下一个控制周期的生产速度设定值vset_n+1、NOF段钢卷出口温度设定值Tset_NOF_n+1和RTF段钢卷出口温度设定值Tset_RTF_n+1;所述钢卷属性参数包括钢卷厚度hn+1、钢卷宽度wn+1和钢卷类型Mn+1;

S2:根据当前钢卷的生产完成时间倒计时和焊缝检测,结合专家经验,判断下一个控制周期是否切换钢卷类型;若是,则到步骤S3,对下一个控制周期的新钢卷进行动态过程控制;若否,则到步骤S4,对下一个控制周期的当前钢卷进行稳态过程控制;

S3:根据当前控制周期钢卷相关信息hn,wn,vset_n,Tset_NOF_n,Tset_RTF_n、当前控制周期NOF段煤气流量实际值Greal_NOF_n及RTF段煤气流量实际值Greal_RTF_n和下一个控制周期钢卷相关信息hn+1,wn+1,vset_n+1,Tset_NOF_n+1,Tset_RTF_n+1,分别得到下一个控制周期NOF段煤气流量预测值Gm_NOF_n+1和RTF段煤气流量预测值Gm_RTF_n+1、NOF段煤气流量动态补偿值ΔGm_NOF_n+1和RTF段煤气流量动态补偿值ΔGm_RTF_n+1;然后到步骤S5;

S4:根据下一个控制周期NOF段钢卷出口温度设定值Tset_NOF_n+1、RTF段钢卷出口温度设定值Tset_RTF_n+1和当前控制周期NOF段钢卷出口温度实际值Treal_NOF_n及RTF段钢卷出口温度实际值Treal_RTF_n,分别得到下一个控制周期NOF段煤气流量温度误差反馈补偿值ΔGf_NOF_n+1和下一个控制周期RTF段煤气流量温度误差反馈补偿值ΔGf_RTF_n+1;然后到步骤S5;

S5:根据下一个控制周期NOF段煤气流量预测值Gm_NOF_n+1、煤气流量动态补偿值ΔGm_NOF_n+1及煤气流量温度误差反馈补偿值ΔGf_NOF_n+1和当前控制周期NOF段煤气流量实际值Greal_NOF_n,计算下一个控制周期NOF段煤气流量设定值Gset_NOF_n+1;

采用同样的方法,根据下一个控制周期RTF段煤气流量预测值Gm_RTF_n+1、动态补偿煤气流量ΔGm_RTF_n+1、温度误差反馈补偿煤气流量ΔGf_RTF_n+1和当前控制周期RTF段实际煤气流量Greal_RTF_n,计算下一个控制周期RTF段煤气流量设定值Gset_RTF_n+1;

S6:分别将步骤S5中得到的与下一个周期NOF段煤气流量设定值Gset_NOF_n+1和RTF段煤气流量设定值Gset_RTF_n+1对应的煤气流量分配到NOF段各区和RTF段各区;NOF段各区下发的煤气流量为Gas_N_T_a,a=1,2,3,4;RTF段各区下发的煤气流量为Gas_R_T_b,b=1,2,3,4,5,

6,7。