СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ ПЕЧИ ДЛЯ ПЕЧИ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМ ПОДОГРЕВОМ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК F27D19/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области плавильного устройства, в частности к способу управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом и устройству управления.

Уровень техники

Горизонтальная печь для непрерывного отжига представляет собой относительно общеизвестную печь для нагрева, которая разделена на несколько зон в направлении перемещения полос внутри печи для управления температурой печи в подзонах. Точность измерения температуры в печи влияет на качество и рабочие характеристики продукта, таким образом, точность температуры внутри печи является чрезвычайно важной для обеспечения рабочих характеристик продукта, причем снижение точности температуры печи непосредственно приводит к браку продукта. Поскольку печь разработана с относительно высокой мощностью для нормальной системы управления температурой, индуцируется относительно большое тепловое запаздывание и тепловая инерция при регулировке температуры, что, таким образом, приводит к колебаниям температуры внутри печи с постоянной амплитудой в стабильном состоянии и делает длительным время перехода в нестабильном состоянии. Это может отрицательно влиять на рабочие характеристики и производительность при получении продукта. Обычный способ управления температурой печи представляет собой пропорциональное интегрально-дифференциальное регулирование с двойным пересечением, с помощью которого управляют температурой печи на основе пропорции между каменноугольным газом и воздухом, а также отклонения между соответствующими пропорциями. Этот способ управления хорошо себя проявил в системах, в которых тепловая задержка является относительно малой. Однако тепловая задержка и тепловая инерция в печи для отжига обычно является относительно высокой, поэтому трудности при управлении температурой печи также является относительно высокими. Кроме того, что касается способа управления PID, существует требование обеспечения быстрого отклика и другое требование обеспечения стабильности. Если желательно обеспечить быстрый отклик, время перехода может быть сокращено, но при этом получается большая величина отклонения, что затрудняет стабилизацию температуры печи. Если требуется обеспечить стабильность, лучше обеспечивать точность температуры печи, но время перехода температуры печи, конечно, получается очень длительным. Таким образом, возникает дилемма при управлении. Кроме того, управление PID в конечном итоге представляет собой способ стабильного регулирования, оно не позволяет выполнять оценку поступающего материала и предварительно изменение установочных значений температуры и не обеспечивает достаточное количество средств регулирования задержки в нестабильном состоянии, при этом эффект регулирования также не является хорошим. Необходимо выполнять управление с упреждением для компенсации управления с задержкой в нестабильном состоянии.

Раскрытие изобретения

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы преодолеть описанные выше проблемы, существующие при регулировании температуры печи, и обеспечить способ для управления температурой печи с непосредственным подогревом и устройство управления.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложен способ для управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом, содержащий этапы:

измеряют температуру в печи для получения значений обратной связи температуры печи;

рассчитывают разность между установочными значениями температуры печи и значениями обратной связи температуры печи как значение DV₁ несоответствия в соответствии со значениями обратной связи температуры печи и значениями установки температуры печи;

рассчитывают разность между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи за единицу времени, то есть градиент значений изменения температуры печи, как значение DV₂ несоответствия;

получают скорость V установки нагревательного устройства с непосредственным подогревом из регулятора скорости установки нагревательного устройства с непосредственным подогревом и получают первые выходные компоненты FF_V множественной прямой подачи в соответствии со скоростью V установки нагревательного устройства с непосредственным подогревом;

получают вторые выходные компоненты FF_T множественной прямой подачи в соответствии с разностью между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи, то есть значениями DV₁ несоответствия;

выполняют поиск параметров управления PID в соответствии со значениями DV₁ и DV₂ несоответствия на основе правила управления нечеткой логики и формируют параметр OP₁ управления регулированием в соответствии с параметром управления PID;

управляют клапаном для регулирования потока каменноугольного газа и клапаном для регулирования потока воздуха путем комбинирования и параметра OP₁ управления регулированием с первым множеством компонентов FF_V упреждения и вторым множеством компонентов FF_T упреждения в качестве конечного выходного значения управления.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предложено устройство для управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом печи, содержащее:

термопару, расположенную рядом с горелкой и используемую для мониторинга температуры в печи, термопара имеет модуль аналого-цифрового преобразования для вывода значения обратной связи температуры печи;

модуль для расчета разности температур печи, который соединен с модулем аналого-цифрового преобразования термопары, модулем для расчета разности температур печи, сохраняющим значения установки температуры печи, и модулем для расчета разности температур печи, который рассчитывает разность между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи и устанавливает эти значения разности как значения DV₁ несоответствия;

модуль для расчета градиента изменения температуры печи, который соединен с модулем для расчета разности температур печи, он рассчитывает и устанавливает значения разности между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи за единицу времени, то есть градиенты значений изменения температуры печи как значения DV₁ несоответствия;

регулятор скорости для установленного устройства нагревателя с непосредственным подогревом, который используется для получения скорости V установки устройства с непосредственным подогревом;

первый модуль множественной прямой подачи, соединенный с регулятором скорости, получающий первые выходные компоненты FF_V множественной прямой подачи в соответствии со скоростью установки устройства с непосредственным подогревом;

второй модуль множественной прямой подачи, соединенный с модулем для расчета разности температур печи, получающим вторые выходные компоненты FF_T множественной прямой подачи, в соответствии с разностью между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи, то есть значениями DVi несоответствия;

модуль для формирования параметра управления регулированием, который соединен с модулем для расчета разности температур в печи и модулем для расчета градиента изменения температуры в печи, который выполняет поиск параметра управления PID, в соответствии со значениями DV₁ и DV₂ несоответствия, на основе правила управления с нечеткой логикой и формирует параметр OP₁ управления регулированием в соответствии с параметром PID управления;

контроллер потока, соединенный с модулем для формирования параметра управления регулированием, первым модулем с множественным упреждением и вторым модулем с множественным упреждением, формирующий конечное выходное значение управления путем комбинирования параметра OP₁ управления регулированием с множеством компонентов FF_V упреждения и вторым множеством компонентов FF_T упреждения;

клапан для регулирования потока каменноугольного газа, соединенный с контроллером потока, регулирующий поток каменноугольного газа в соответствии с конечным выходным значением управления;

детектор потока каменноугольного газа, соединенный с регулятором потока, детектирующий текущий поток каменноугольного газа и подающий его значение по цепи обратной связи;

клапан для регулирования потока воздуха, соединенный с контроллером потока, регулирующий поток воздуха в соответствии с конечным выходным значением управления; и

детектор потока воздуха, соединенный с контроллером потока, детектирующий текущий поток воздуха и подающий его значение по цепи обратной связи.

Способ управления и устройство управления в соответствии настоящим изобретением используют алгоритм управления с нечеткой логикой без построения функции передачи по прямому пути, в результате чего обеспечиваются преимущества, состоящие в определенных адаптивных возможностях и хорошей скорости системы, не имеющей чрезмерную определенную нелинейность, изменений по времени и регулярности. Таким образом, она лучше приспособлена для установившегося управления установки устройства. Множественное управление с упреждением хорошо приспособлено для предварительной оценки ситуации с поступающим материалом и значения установки температуры. Поэтому конструкция настоящего изобретения направлена на алгоритм управления с нечеткой логикой в соответствии с характеристикой регулирования температуры печи для печи с непрерывным отжигом. Благодаря использованию характеристики, в которой управление с нечеткой логикой хорошо приспособлено для установившегося управления, и при котором управление с множеством параметров упреждения хорошо подходит для управления с неустановившимся состоянием, а также для комбинирования управления с нечеткой логикой с множеством параметров упреждения управления и управления PID, была построена система прямого управления с нечеткой логикой.

Основная концепция способа для управления температурой печи для печи с непосредственным отжигом и устройства управления в соответствии с настоящим изобретением состоит в том, что: она может получать значение несоответствия температуры печи и тенденцию изменения температуры в печи в соответствии со значениями изменения температуры печи и со скоростью изменения температуры в печи. Благодаря разработке алгоритма управления с нечеткой логикой и правила управления с нечеткой логикой, с характеристиками, в которых управление с нечеткой логикой хорошо работает при управлении в установившемся состоянии, и управление с параметрами упреждения хорошо приспособлено для управления в неустановившемся состоянии, разное множество значений компенсации при прямой подаче и с разными правилами управления с нечеткой логикой, а также разными комбинациями параметров PID, будут использоваться при разных обстоятельствах. Таким образом, это обеспечивает быстрый отклик, быстрое регулирование и сокращение времени перехода при значительных несоответствиях и замедляет тенденцию регулирования, уменьшает отклонение и быстро приводит стабильную температуру печи в состояние малого несоответствия, так что точность температуры печи будет улучшена.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом, в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.2 показан вид структуры, иллюстрирующий устройство для управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом, в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.3 представлена основная логика управления способа управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

Со ссылкой на фиг.1 будет раскрыт способ для управления температурой в печи для печей с непосредственным подогревом в соответствии с настоящим изобретением, способ содержит следующие этапы.

S101. Измеряют температуру печи для получения значений обратной связи температуры печи.

S102. Рассчитывают разность между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры в печи как значение DV₁ несоответствия в соответствии со значениями обратной связи температуры печи и значениями установки температуры печи. В одном варианте осуществления значение DV₁ несоответствия между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи устанавливают в поднаборе управления с нечеткой логикой, поднабор управления с нечеткой логикой Е={NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB}={Отрицательное (Большое), Отрицательное (Среднее), Отрицательное (Малое), Нулевое, Положительное (Малое), Положительное (Среднее), Положительное (Большое)}={-18, -12, -6, 0, 6, 12, 18}. Таким образом, в соответствии со сравнением между значением DV₁ несоответствия и поднабором {-18, -12, -6, 0, 6, 12, 18} значения DV₁ несоответствия классифицируют на поднабор {Отрицательное (Большое), Отрицательное (Среднее), Отрицательное (Малое), Нулевое, Положительное (Малое), Положительное (Среднее), Положительное (Большое)} и представляют в соответствии с {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB}.

S103. Рассчитывают разность между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи за единицу времени, то есть градиент значений изменения температуры печи, как значение DV₂ несоответствия. В одном варианте осуществления градиент значения изменения температуры печи, которые представляют собой значения DV₁ несоответствия, устанавливают в поднаборы управления нечеткой логикой, поднабор управления нечеткой логики ЕС={NM, NS, ZE, PS, PM}={Отрицательное (Среднее), Отрицательное (Малое), Нулевое, Положительное (Малое), Положительное (Среднее)}={-1,5, -1, 0, 1, 1,5}. Таким образом, в соответствии со сравнением между значением DV₂ несоответствия и поднабором {-1,5, -1, 0, 1, 1,5}, значение DV₂ несоответствия классифицируют на поднабор {Отрицательное (Среднее), Отрицательное (Малое), Нулевое, Положительное (Малое), Положительное (Среднее)} и представляют как {NM, NS, ZE, PS, PM}.

S104. Получают скорость V установки устройства нагревателя с непосредственным подогревом из регулятора скорости установки устройства с непосредственным подогревом и получают первые выходные компоненты FF_V множественной прямой подачи в соответствии со скоростью V установки устройства с непосредственным подогревом. В одном варианте осуществления этот этап S104 выполняют следующим образом: первые выходные компоненты FF_V множественной прямой подачи могут быть получены в соответствии со скоростью V установки устройства с непосредственным подогревом на основе следующей Таблицы 1.

Таблица 1   V   100 110 120 130 140 150 160 FF_V FF_V1 FF_V2 FF_V3 FF_V4 FF_V5 FF_V6 FF_V7

Таким образом, разные пределы скоростей V установки устройства с непосредственным подогревом соответствует разному первому множеству выходных компонентов FF_V обратной связи. FF_V1-FF_V7 установлены как параметры установки. В одном варианте осуществления значения FF_V установлены как: FF_V1=2, FF_V2=3,5, FF_V3=5, FF_V4=6,5, FF_V5=8, FF_V6=10, FF_V7=12.

S105. Получают вторые выходные компоненты множественной прямой подачи в соответствии с разностью между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи, то есть значениями DV₁ несоответствия. В одном варианте осуществления этот этап S105 выполняют следующим образом: вторые выходные компоненты FF_V множественной прямой подачи могут быть получены в соответствии с разностями DV₁ между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи, на основе следующей Таблицы 2.

Таблица 2   DV₁   -18 -12 -6 0 6 12 18 FF_T FF_T1 FF_T2 FF_T3 FF_T4 FF_T5 FF_T6 FF_T7

Таким образом, разные пределы разностей DV₁ между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи соответствует разному второму множеству выходных компонентов обратной связи FF_T. FF_T1-FF_T7 представляет собой набор установочных параметров. В одном варианте осуществления значения FF_T установлены как: FF_T1=6, FF_T2=3, FF_T3=1,5, FF_T4=0,2, FF_T5=-1,6, FF_T6=-3,5, FF_T7=-6.

S106. Выполняют поиск параметра управления PID в соответствии со значениями DV1 и DV₂ несоответствия на основе правила управления нечеткой логики и формируют параметр OP₁ управления регулированием в соответствии с параметром управления PID. В одном варианте осуществления правило управления с нечеткой логики состоит в следующем.

Результаты правила нечеткой логики получают в соответствии с поднаборами DV₁ и DV₂ на основе следующей Таблицы 3.

Таблица 3   E NB NM NS ZE PS PM PB EC NM PB PB PM PM PS PS PS NS PB PM PM PS PS PS PS ZE PM PM PS PS PS PS PS PS PS PS PS NS NM NM NM PM PM PS NS NM NB NB NB

Результаты правила нечеткой логики содержат NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB, и основные значения параметров PID получают в соответствии с результатами правила нечеткой логики на основе следующей Таблицы 4.

Таблица 4   Результаты правила нечеткой логики   NB NM NS ZE PS PM PB P P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 I I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 D D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

Каждый результат правила нечеткой логики соответствует набору значений параметров P, I и D, то есть, основных значений параметров, в которых P1-P7, I1-I7 и D1-D7 все представляют собой заранее определенные основные значения параметров. В одном варианте осуществления основные значения параметров PID установлены следующим образом:

P P1=40 P2=50 P3=55 P4=60 P5=55 P6=45 P7=40 I I1=50 I2=55 I3=60 I4=90 I5=65 I6=50 I7=45 D Dl=30 D2=40 D3=40 D4=40 D5=45 D6=40 D7=35

Параметры управления PID могут быть рассчитаны с помощью следующей формулы в соответствии с основными значениями параметров PID:

PID(k)=Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k)+Kd(e(k)_2e(k-1)+(k-2)),

где k представляет собой k-ый цикл выборки, Kp представляет собой пропорциональный компонент, е(K) представляет собой значение несоответствия для k-ого цикла выборки, Ki=KpT/Ti, Kd=KpTd/T, T представляет собой цикл выборки, Ti представляет собой время интегрирования, Td представляет собой производное время.

Параметры OP₁ управления регулированием могут быть получены в соответствии с параметрами управления PID.

S107. Управляют клапаном для регулирования потока каменноугольного газа и клапаном для регулирования потока воздуха путем комбинирования параметров OP₁ управления регулированием с первым множеством компонентов FF_V упреждения и вторым множеством компонентов FF_T упреждения в качестве конечного выходного значения управления.

Со ссылкой на фиг.2 в настоящем изобретении все еще описывается устройство регулирования температуры печи с печью с непосредственным подогревом, включающей в себя термопару 201, модуль 202 для расчета разности температур печи, модуль 203 для расчета градиента изменения температуры печи, регулятор 204 скорости набора устройства нагревателя с непосредственным подогревом, первого модуля 205 множественной прямой подачи, второго модуля 206 множественной прямой подачи, модуль 207 для формирования параметра управления регулированием, контроллер 208 потока, клапан 209 для регулирования потока каменноугольного газа, детектор 210 потока каменноугольного газа, клапан 211 для регулирования потока воздуха и детектор 212 потока воздуха.

Термопара 201 расположена рядом с горелкой 200 и используется для мониторинга температуры печи. Термопара 201 имеет модуль 201b аналого-цифрового преобразования для вывода значений обратной связи температуры печи.

Модуль 202 для расчета разности температур печи подключен к модулю 201b аналого-цифрового преобразования термопары 201. Модуль 202 для расчета разности температур печи сохраняет значения установки температуры в печи. Модуль 202 для расчета разности температур в печи рассчитывает разность между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи на основе значений установки температуры в печи и значений обратной связи температуры в печи и устанавливает эти разности как значения DV₁ несоответствия. В одном варианте осуществления значения DV₁ несоответствия между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры в печи устанавливают в поднабор управления с нечеткой логикой, поднабор управления с нечеткой логикой E={NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB}={Отрицательное(Большое), Отрицательное(Среднее), Отрицательное(Малое), Нулевое, Положительное(Малое), Положительное(Среднее), Положительное(Большое)}={-18, -12, -6, 0, 6, 12, 18}. Таким образом, в соответствии со сравнением между значением DV₁ несоответствия и поднабором {-18, -12, -6, 0, 6, 12, 18} значение DV₁ несоответствия классифицируют в поднабор {Отрицательное(Большое), Отрицательное(Среднее), Отрицательное(Малое), Нулевое, Положительное(Малое), Положительное(Среднее), Положительное(Большое)} и представляют как {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB}.

Модуль 203 для расчета градиента изменения температуры в печи соединен с модулем 202 для расчета разности температур печи. Модуль 203 для расчета градиента изменения температуры в печи рассчитывает и устанавливает разности между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи за единицу времени, то есть градиенты значений изменения температуры в печи, как значение DVz несоответствия. В одном варианте осуществления градиенты значений изменения температуры в печи, которые представляют собой значениям DV₂ несоответствия, устанавливают в поднабор управления с нечеткой логикой, поднабор управления с нечеткой логикой ЕС={NM, NS, ZE, PS, PM}={Отрицательное(Среднее), Отрицательное(Малое), Нулевое, Положительное(Малое), Положительное(Среднее)}={-1,5, -1, 0, 1, 1,5}. Таким образом, в соответствии со сравнением между значением DV₂ несоответствия и поднабором {-1,5, -1, 0, 1, 1,5} значение DV₂ несоответствия классифицируют в поднабор {Отрицательное(Среднее), Отрицательное(Малое), Нулевое, Положительное(Малое), Положительное(Среднее)} и представляют как {NM, NS, ZE, PS, PM}.

Регулятор 204 скорости установки нагревательного устройства с непосредственным подогревом используют для получения скорости V установки нагревательного устройства с непосредственным подогревом.

Первый модуль 205 множественной прямой подачи, соединенный с регулятором 204 скорости, получает первые выходные компоненты FF_V множественной прямой подачи в соответствии со скоростью V установки нагревательного устройства с прямым нагревом. В одном варианте осуществления первый модуль 205 множественной прямой подачи получает первые выходные компоненты FF_V множественной прямой подачи в соответствии со скоростью V установки нагревательного устройства с прямым нагревом на основе следующей Таблицы 1.

Таблица 1   V   100 110 120 130 140 150 160 FF_V FF_V1 FF_V2 FF_V3 FF_V4 FF_V5 FF_V6 FF_V7

Таким образом, разные пределы скоростей V установки нагревательного устройства с прямым нагревом соответствуют разным первым выходным компонентам FF_V обратной множественной подачи. FF_V1-FF_V7 представляют собой набор установочных параметров. В одном варианте осуществления значения FF_V установлены следующим образом: FF_V1=2, FF_V2=3,5, FF_V3=5, FF_V4=6,5, FF_V5=8, FF_V6=10, FF_V7=12.

Второй модуль 206 прямой множественной подачи соединен с модулем 202 для расчета разности температур в печи, получает вторые выходные компоненты FF_T множественной прямой подачи в соответствии с разностями между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи, то есть значениями DV₁ несоответствия. В одном варианте осуществления второй модуль 206 множественной прямой подачи получает вторые выходные компоненты FF_V множественной прямой подачи в соответствии с разностями DV₁ между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи на основе следующей Таблицы 2.

Таблица 2   DV₁   -18 -12 -6 0 6 12 18 FF_T FF_T1 FF_T2 FF_T3 FF_T4 FF_T5 FF_T6 FF_T7

Таким образом, разные пределы разностей DV₁ между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи соответствуют разным вторым выходным компонентам FF_T множественной обратной связи. FF_T1-FF_T7 представляют собой набор установочных параметров. В одном варианте осуществления значения FF_T установлены следующим образом: FF_T1=6, FF_T2=3, FF_T3=1,5, FF_T4=0,2, FF_T5=-1,6, FF_T6=-3,5, FF_T7=-6.

Модуль 207 для формирования параметра управления регулированием устройства, соединенный с модулем 202, для расчета разности температур в печи, и модуль 203 для расчета градиента изменения температуры в печи выполняют поиск параметра управления PID в соответствии со значениями несоответствия DV1 и DV₂ на основе правила управления с нечеткой логикой и формируют параметры OP₁ управления регулированием в соответствии с параметрами управления PID. В одном варианте осуществления правило управления с нечеткой логикой представляет собой следующее.

Результаты правила с нечеткой логикой получают в соответствии с поднаборами DV₁ и DV₂ на основе следующей Таблицы 3.

Таблица 3   E NB NM NS ZE PS PM PB EC NM PB PB PM PM PS PS PS NS PB PM PM PS PS PS PS ZE PM PM PS PS PS PS PS PS PLEASE PS PS NS NM NM NM PM РМ PS NS NM NB NB NB

Результаты правила с нечеткой логикой содержат NB, NM, NS, ZE, PS, РМ, РВ и основные значения параметров PID получают в соответствии с результатами правила с нечеткой логикой на основе следующей Таблицы 4.

Таблица 4   Результаты правила с нечеткой логикой     NB NM NS ZE PS PM PB P P1 p2 P3 P4 P5 P6 P7 I I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 D D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

Каждый результат правила с нечеткой логикой соответствует набору значений параметров Р, I и D, то есть основным значениям параметров, в которых P1-P7, I1-I7 и D1-D7 все представляют собой заданные основные значения параметров. В одном варианте осуществления основные значения параметров PID установлены следующим образом:

P P1=40 P2=50 P3=55 P4=60 P5=55 P6=45 P7=40 I I1=50 I2=55 I3=60 I4=90 I5=65 I6-50 I7=45 D Dl=30 D2=40 D3=40 D4=40 D5=45 D6=40 D7=35

Параметры управления PID могут быть рассчитаны с помощью следующей формулы в соответствии с основными значениями параметров PID:

PID(k)=Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k)+Kd(e(k)_2e(k-1)+(k-2)),

в которой k представляет собой k-ый раз выполнения цикла выборки, Kp представляет собой пропорциональный компонент, е(K) представляет собой значение несоответствия k-ого цикла выборки, Ki=KpT/Ti, Kd=KpTd/T, T представляет собой цикл выборки, Ti представляет собой время интегрирования, Td представляет собой производное время.

Модуль 207 для создания параметра управления регулированием получает параметр OP₁ управления регулированием в соответствии с параметром управления PID.

Контроллер 208 потока, соединенный с модулем 207 для формирования параметра управления регулированием, первый модуль 205 множественной прямой подачи и второй модуль 206 множественной прямой подачи формируют конечное выходное значение управления путем комбинирования параметра OP₁ управления регулированием с первыми компонентами FF_V множественной прямой подачи и вторыми компонентами FF_T множественной прямой подачи.

Клапан 209 для регулирования потока каменноугольного газа, соединенный с контроллером 208 потока, регулирует поток каменноугольного газа в соответствии с конечным выходным значением управления.

Детектор 210 потока каменноугольного газа, соединенный с контроллером 208 потока, детектирует текущий поток каменноугольного газа и подает его по цепи обратной связи.

Клапан 211 для регулирования потока воздуха, соединенный с контроллером 208 потока, регулирует поток воздуха в соответствии с конечным выходным значением управления.

Детектор 212 потока воздуха, соединенный с контроллером 208 потока, детектирует текущий поток воздуха и подает его по цепи обратной связи.

Основная логика способа для управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом в соответствии с настоящим изобретением может получать значение несоответствия температуры печи и тенденции изменения температуры печи в соответствии со значениями изменения температуры в печи и скоростью изменения температуры в печи. Посредством правила управления с нечеткой логикой на основе фактов, что управление с нечеткой логикой хорошо работает при управлении в установившемся состоянии и управление с множественной прямой подачей хорошо работает при управлении в неустановившемся состоянии, различные значения компенсации при множественной прямой подаче и правила управления с нечеткой логикой, а также разные комбинации параметров PID используют при разных обстоятельствах. Таким образом, обеспечивается быстрый отклик, быстрое регулирование и сокращается время перехода при больших несоответствиях, и замедляется тенденция регулирования, уменьшается выброс за шкалу и можно быстро сделать температуру в печи стабильной при небольших несоответствиях, таким образом, что точность температуры в печи будет улучшена. На фиг.3 показана основная логика управления способа для управления температурой в печи для печи с непосредственным подогревом в соответствии с настоящим изобретением.

Основная концепция способа для управления температурой в печи для печи с непосредственным подогревом и устройства управления в соответствии с настоящим изобретением состоит в том, что они могут получать значение несоответствия температуры с печи и тенденции изменения температуры в печи в соответствии со значениями изменения температуры в печи и скоростью изменения температуры в печи. Благодаря разработке алгоритма управления с нечеткий логикой и правила управления с нечеткой логикой, с такими характеристиками, что управление с нечеткой логикой хорошо работает при управлении в установившемся состоянии и управление с прямой подачей хорошо работает при неустановившемся управлении, разные из множества значений компенсации прямой подачи и правил управления с нечеткой логикой, а также разные комбинации параметров PID используются при разных обстоятельствах. Таким образом, обеспечивается быстрый отклик, быстрое регулирование и сокращение времени перехода при большом несоответствии, и сокращается тенденция регулирования, уменьшается перерегулирование и можно быстро сделать температуру в печи стабильной при малых несоответствиях таким образом, что точность температуры в печи улучшается.

Изобретение относится к металлургии. Технический результат - повышение точности поддержания температуры в печи. Измеряют температуру в печи для получения значений обратной связи температуры в печи. Рассчитывают разность между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи как значение DV₁ несоответствия. В соответствии со значениями температуры обратной связи температуры в печи и значением установки температуры в печи рассчитывают разности между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи за единицу времени (градиент). Устанавливают градиент значений изменения температуры в печи как значение DV₂ несоответствия. Определяют скорость V перемещения материала в печи из регулятора скорости и получают первое множество выходных компонентов FF_V прямой подачи в соответствии со скоростью V. Получают второе множество выходных компонентов FF_T прямой подачи в соответствии с разностью между значениями установки температуры в печи и значениями обратной связи температуры в печи, то есть значениями DV₁ несоответствия. Выполняют поиск параметров управления PID в соответствии со значениями DV₁ и DV₂ несоответствия на основе правила управления с нечеткой логикой и формируют регулирующий параметр OP₁ управления в соответствии с параметром управления PID. Управляют клапаном для регулирования потока каменноугольного газа и клапаном для регулирования потока воздуха путем комбинирования регулирующего параметра OP₁ управления с первым множеством компонентов FF_V прямой подачи и вторым множеством компонентов FF_T прямой подачи. 2 н.п. ф-лы, 3 ил., 5 табл.

1. Способ для управления температурой печи для печи с непосредственным подогревом, включающий:
измерение температуры в печи для получения значений обратной связи температуры печи,
расчет разности между установочными значениями температуры печи и значениями обратной связи температуры печи как значения DV₁ несоответствия,
расчет разности между значениями температуры печи и значениями обратной связи температуры печи за единицу времени, а именно, градиент значений изменения температуры печи как значения DV₂ несоответствия,
определение скорости V перемещения материала в печи из регулятора скорости перемещения материала и получение первых выходных компонентов FF_V подачи в соответствии со скоростью V перемещения материала,
получение вторых выходных компонентов FF_T множественной прямой подачи в соответствии с разностью между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи, а именно значений DV₁ несоответствия,
выполнение поиска параметров управления PID в соответствии со значениями DV₁ и DV₂ несоответствия на основе правила управления нечеткой логики и формирование параметра OP₁ управления в соответствии с параметром управления PID,
управление клапаном для регулирования потока каменноугольного газа и клапаном для регулирования потока воздуха путем комбинирования параметра OP₁ управления с первым множеством компонентов FF_V упреждения и вторым множеством компонентов FF_T упреждения.

2. Устройство для управления температурой в печи для печи с непосредственным подогревом, содержащее:
термопару, расположенную рядом с горелкой и используемую для мониторинга температуры в печи, при этом термопара соединена с модулем аналого-цифрового преобразования для вывода значения обратной связи температуры печи, модуль для расчета разности температур печи, выполненный с возможностью определения разности между значениями установки температуры печи и значениями обратной связи температуры печи и определения этих значений разности как значений DV₁ несоответствия,
модуль для расчета градиента изменения температуры печи, который соединен с модулем для расчета разности температур печи и выполнен с возможностью определения значений DV₂ несоответствия,
регулятор скорости V перемещения материала в печи,
первый модуль подачи, соединенный с регулятором скорости, получающий первые выходные компоненты FF_V подачи в соответствии со скоростью подачи,
второй модуль подачи, соединенный с модулем для расчета разности температур печи, получающий вторые выходные компоненты FF_T подачи, в соответствии с разностью между значениями температуры печи и значениями обратной связи температуры печи, а именно значениями DV₁ несоответствия,
модуль для формирования параметра управления, который соединен с модулем для расчета разности температур в печи и модулем для расчета градиента изменения температуры в печи, который выполнен с возможностью поиска параметра управления PID в соответствии со значениями DV₁ и DV₂ несоответствия на основе правила управления с нечеткой логикой и формирования параметра OP₁ управления в соответствии с параметром PID управления,
контроллер потока, соединенный с модулем для формирования параметра управления, первым модулем и вторым модулем и выполненный с возможностью формирования конечного выходного значения управления путем комбинирования параметра OP₁ управления с множеством компонентов FF_V упреждения и вторым множеством компонентов FF_T упреждения,
клапан для регулирования потока каменноугольного газа, соединенный с контроллером потока и регулирующий поток каменноугольного газа в соответствии с конечным выходным значением управления,
детектор потока каменноугольного газа, соединенный с регулятором потока, детектирующий текущий поток каменноугольного газа и подающий его значение по цепи обратной связи,
клапан для регулирования потока воздуха, соединенный с контроллером потока и регулирующий поток воздуха в соответствии с конечным выходным значением управления, и
детектор потока воздуха, соединенный с контроллером потока, детектирующий текущий поток воздуха и подающий его значение по цепи обратной связи.