72基于韵杂原蕴杂杂灾酝焦炉集气管压力系统的内模控制
基于韵杂原蕴杂杂灾酝焦炉集气管压力系统的内模控制鄢
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渊安徽工业大学电气与信息工程学院袁安徽省电力电子与运动控制重点实验室马鞍山圆源猿园猿圆冤
摘要院焦炉集气管压力系统具有纯滞后尧非线性以及多变量强耦合的特点袁难以建立精确的控制模型袁传统的控制策略难以对其进行有效的控制遥基于韵杂原蕴杂杂灾酝渊在线稀疏最小二乘支持向量机冤内模控制具有模型简单尧鲁棒性好等特点遥利用韵杂原蕴杂杂灾酝在线辨识集气管压力逆系统袁建立逆模型控制器袁该方法具有较高的跟踪精度袁良好的抗干扰能力袁同时能实现集气管压力的解耦控制遥将其应用于焦炉集气管压力的控制具有重要的意义遥
关键词院集气管压力袁韵杂原蕴杂杂灾酝袁内模控制
粤遭泽贼则葬糟贼押栽澡藻糟燥噪藻燥增藻灶早葬泽糟燥造造藻糟贼燥则责则藻泽泽怎则藻泽赠泽贼藻皂澡葬泽贼澡藻糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽燥枣责怎则藻澡赠泽贼藻则藻泽蚤泽熏灶燥灶造蚤灶藻葬则蚤贼赠葬灶凿皂怎造贼蚤原增葬则蚤葬遭造藻泽贼则燥灶早糟燥怎责造蚤灶早援陨贼蚤泽凿蚤枣枣蚤糟怎造贼贼燥藻泽贼葬遭造蚤泽澡葬灶葬糟糟怎则葬贼藻糟燥灶贼则燥造皂燥凿藻造熏葬灶凿蚤贼蚤泽凿蚤枣枣蚤糟怎造贼贼燥糟燥灶贼则燥造蚤贼藻枣枣藻糟贼蚤增藻造赠遭赠贼则葬凿蚤鄄贼蚤燥灶葬造糟燥灶贼则燥造泽贼则葬贼藻早蚤藻泽援栽澡藻蚤灶贼藻则灶葬造皂燥凿藻造糟燥灶贼则燥造遭葬泽藻凿燥灶韵杂原蕴杂杂灾酝糟澡蚤灶藻雪
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雷亚军张世峰张祝威杨远恒
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焦炉集气管压力系统是一个多输入多输出强耦合的非线性强干扰动态系统袁该系统复杂多变难以建立精确的数学模型袁采用常规的控制策略很难较好地满足现场的工艺要求咱员暂遥国内外诸多学者对集气管压力系统进行了大量的理论与实践的研究袁如文献眼圆演提出的模糊解耦控制方案袁采用三级串联模糊解耦的方法解决了耦合的问题曰文献眼猿演设计最小二乘支持向量机内模控制渊蕴杂杂灾酝原陨酝悦冤与传统的孕陨阅控制算法相结合袁通过复合控制相互切换袁提高了系统的鲁棒性曰文献眼源演采用砸月云神经网络与孕陨阅控制器相结合的策略对系统进行控制袁保证了压力稳定在工艺要求的范围之内并提高了系统的自适应能力遥以上方法均对集气管压力起到了一定的控制效果袁但较难解决复杂的现场工况尧跟踪精度和干扰性问题遥
最小二乘支持向量机辨识只取决于输入输出袁不受系统模型的影响袁但回归训练和模型输出的计算往往要花费较长的时间袁不适合在线训练遥为此本文提出了一种在线稀疏最小二乘支持向量机回归算法咱缘暂
袁该训练算法采用样本字典袁减少了训练样本的计算量袁且辨识建模精度高袁与内模控制结合可以提高系统的鲁棒性袁可以消除不可测干扰的影响袁图员集气管压力系统示意图从而提高系统的稳定性遥
员集气管压力的韵杂原蕴杂杂灾酝内模控制员援员集气管压力系统
某焦化厂现有两座焦炉并联袁即员裕焦炉和圆裕焦炉袁每座焦炉各连一个集气管袁程不对称分布袁两个集气管最后汇总到煤气总管上袁煤气由鼓风装置抽送到下续工道遥员裕集气管和圆裕集气
鄢安徽高校自然科学研究项目渊运允圆园员愿粤园园远员冤
管的压力孕员尧孕圆作为系统的输出袁蝶阀的开度灾员尧灾圆作为控制量袁通过控制集气管蝶阀开度来调节压力的大小袁集气管压力控制范围一般在员园园孕葬到员源园孕葬之间遥
图圆系统控制结构图
员援圆集气管压力控制
基于韵杂原蕴杂杂灾酝焦炉集气管压力的内模控制袁主要由内模控制器尧内部模型尧输入和滤波器构成遥构造集气管压力样本集渊载渊蚤冤袁赠渊蚤垣员冤冤袁采用韵杂原蕴杂杂灾酝建立如下内部模型院
赞渊噪垣员冤越移琢軒噪渊载渊蚤冤袁载渊噪冤冤赠皂蚤
蚤越员皂皂渊员冤
式中袁皂皂为正向建模的字典样本数袁载渊蚤冤为字典样本向量袁载渊噪冤为第噪个支持向量机的输入遥模型的核函数选择砸月云核函数袁为噪渊曾蚤袁曾冤越藻曾责邀原渣曾原曾蚤渣圆辕圆啄圆妖遥
建立训练样本数据集渊再渊蚤冤袁怎渊蚤冤冤袁可建立集气管压力的逆模型控制器袁怎渊蚤冤为控制量袁再渊蚤冤越渊赠则渊蚤垣员冤袁赠渊蚤冤袁噎袁赠渊蚤原灶冤袁怎渊蚤原员冤袁噎袁怎渊蚤原皂冤冤遥
即通常所指的直接逆模型建模方法遥采用韵杂原蕴杂杂灾酝回归方法建立逆模型遥其逆模型为院
軒噪渊再渊蚤冤袁再渊噪冤冤怎渊噪冤越移琢糟蚤
蚤越员皂糟渊圆冤
赞渊噪冤为辨识得到的韵杂原蕴杂杂灾酝控制器的输出袁逼近控式中袁怎
叶工业控制计算机曳圆园员怨年第猿圆卷第圆期制变量怎渊噪冤遥这样可使输出接近期望值袁即赠渊噪冤抑则渊噪冤遥可以将非线性对象的控制近似转化为线性袁皂糟为逆向建模的字典样本数遥
对于集气管压力系统的模型袁输入为蝶阀开度怎渊噪冤袁输出为集气管压力值赠渊噪冤袁集气管压力控制系统结构如图圆所示遥韵杂原蕴杂杂灾酝控制器是基于在线稀疏最小二乘支持向量机的逆模型控制器袁即内模控制器袁韵杂原蕴杂杂灾酝内部模型为在线辨识的内部模型袁云为反馈通道的滤波器遥圆仿真结果与分析
采集正常工况下焦化厂集气管压力与蝶阀开度的数据袁整理成数据库袁分析集气管压力与蝶阀开度的关系袁焦炉集气管控制系统蓘模型近似为粤砸载模型袁辨识系统的模型为院
赠员园
赠员赠渊噪冤选取砸月云蓡越
蓘园援员猿缘圆渊噪原员冤
圆援源愿园援苑源员远
怎员渊噪原员冤
圆渊噪冤
园
园援员源愿核函数为蓡垣韵杂原蕴杂杂灾酝蓘赠圆渊噪原员冤蓡垣蓘园援缘员员援缘源回归的核函蓡数蓘怎圆袁渊噪原员核冤函蓡渊猿冤
数的宽度为啄越员援员袁规则化参数悦越愿园园遥正模型的增为园援园员袁逆模型的增为园援园缘袁酌都为园袁正模型的浊为园援园员袁逆模型的浊为园援员遥
将焦化厂采集的现场数据构建数据库袁将两个蝶阀开猿泽渊袁噪冤尧在前怎渊噪缘园冤设个为采给样点定值内遥袁设定设采定样员裕时集间气为管园援园员泽压力袁的仿真输入时度间值怎员圆值为为员圆园孕葬袁圆裕集气管压力的输入值为员园园孕葬曰在后面的圆缘园个采样点内袁设定员裕集气管压力参考输入为员源园孕葬袁圆裕集气管压力参考输入为愿园孕葬遥将对于韵杂原蕴杂杂灾酝内模控制算法与经典的孕陨阅控制进行比较袁从仿真图中可以看出袁在前缘园个采样点内袁内模控制跟踪相当精确袁控制过程效果很好遥而孕陨阅控制振荡明显袁跟踪精度差袁稳定时间也较长袁控制效果难以与韵杂原蕴杂杂灾酝内模控制相比遥如图猿尧图源所示遥
图猿
孕陨阅控制跟踪效果
图源
韵杂原蕴杂杂灾酝内模控制跟踪效果
在采于样员裕过集程中加气管袁入在其干扰采袁样用来时间模为拟噪越圆圆园现场非时正刻常加工入况下正远园孕葬
的操作咱苑暂
遥对73
的干扰曰对于圆裕集气管袁在其采样时间为噪越员圆园时刻袁加入负远园孕葬的干扰袁通过仿真结果比较两种控制方法的控制效果袁可以看出韵杂原蕴杂杂灾酝内模控制跟踪精度较高袁其中任意一个集气管压力的波动对另外一个集气管压力的波动影响很小袁较好地实现了解耦袁控制效果好袁如图缘尧图远所示遥
图缘加干扰时孕陨阅控制结果
图远加干扰时韵杂原蕴杂杂灾酝内模控制结果
猿结束语
在线稀疏最小二乘支持向量机回归采用样本字典的方法袁使最小二乘支持向量机具有较好的稀疏性袁在线调整参数少袁样本训练速度快遥利用韵杂原蕴杂杂灾酝在线辨识集气管压力逆系统袁构造支持向量机的内模控制遥仿真结果表明袁该控制策略在线辨识精度高袁能实现集气管压力的解耦控制袁具有较好的跟踪精度和良好的抗干扰能力遥
参考文献
咱员暂吴化袁晓圆园园苑苏袁张渊员中冤院明员愿原圆猿
援焦炉集气管压力工业过程控制的研究咱允暂援煤炭转咱圆暂麦雪咱允暂援冶凤金袁宁自动化甲宇援袁焦圆园员缘炉集渊员气冤院管苑圆原苑远压力模糊解耦及吸力协制与应用咱猿暂张大世学学报峰袁左袁慧圆园员源敏援袁焦猿员炉渊源集冤院气猿怨缘原猿怨怨管压力系统内模控制器设计咱允暂援安徽工业咱源暂张重世庆峰大袁学学报周建芳袁圆园园怨援焦炉袁集猿圆气渊员管冤院压员园缘原员员园力自适应预测解耦控制系统设计咱允暂援咱缘暂王决定策成袁圆园园苑袁姜斌袁圆圆援在渊圆线冤院稀疏员猿圆原员猿苑
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焦炉集气管压力
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