Vol.25 No.2 朱宏祥等：空气燃料比寻优技术在加热炉中的应用 ·141· 输出的模糊控制器：输入变量为氧含量偏差D和 表2模糊控制规则 偏差的变化△D,输出变量为空气燃料比调节量 Table 2 Fuzzy control rule Lw.把D分为9个等级(-2,0.6,0.4,0.2,0,0.2， D △D 0.4,0.6,2),△D分为9个等级(0.3,0.15,0.1， NB NS ZE PS PB NB PB PB PB NS 0.05,0,0.05,0.1,0.15,0.3),Lw分为11个等级 NS NS PB PB PS NS NS (0.03,0.02,0.015,0.01,0.005,0,0.005,0.01, ZE 吸 PS ZE NS NB 0.015,0.02,0.03),在其各自的论域区间都取5档： PS PS NS NB NB 负大(NB)、负小(NS)、零(ZE)、正小(PS)和正大 PB ZE ZE NB NB NB (PB). (4)确定模糊变量的隶属度赋值表， (3)模糊控制规则库的建立 将生产过程中遇到的有关确定L的各种情 根据实际情况，确定模糊变量隶属度赋值表 如表3和表4所示. 况和相应的控制策略汇总如表2所示， 表3模糊变量D及△D隶属度的赋值表 Table 3 Membership value of the fuzzy variables D and AD D -2 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 2 (△D) (0.3) (0.15)(-0.1)(-0.05) (0) (0.05) (0.1) (0.15) (0.3) NB 1 1 0.5 0 0 0 0 0 0 NS 0 0 0.5 0.5 0 0 0 0 ZE 0 0 0 0 0 0 0 0 PS 0 0 0 0 0 1 0.5 0 0 PB 0 0 0 0 0 0 0.5 1 表4模糊控制量L、的隶属度赋值表 Table 4 Membership value of the fuzzy control volume LN LN D -0.03 -0.02-0.015 0.01 0.005 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.03 NB 0.5 0 0 0 0 0 0 0 0 NS 0 0 0.5 0.5 0 0 0 0 0 0 ZE 0 0 0 0 0.5 1 0.5 0 0 0 0 PS 0 0 0 0 0 0 0.5 0.5 0 PB 0 0 0 0 0 0 0 0.5 利用上述模糊控制模型，即可以根据烟气中 流量平均值，mh:j为总的控制回路数：△a为空 的氧含量确定加热炉的空气燃料比总调节量△a. 气燃料比总调节量：△a,为各控制回路空气燃料 13各回路空气燃料比的确定 比调节量：a,为各控制回路的实际空气燃料比. 对于轧钢加热炉而言，要满足对钢坯的温度 要求，需要对炉膛进行分区段控制.而烟气中的 2结果分析 含氧量只能从炉尾或总烟道处测得，无法测得各 2.1空气燃料比及烟气中含氧量控制效果 控制回路煤气燃烧后的氧含量，因此，本文采用 利用本文所建立的前馈及反馈相结合的空 煤气流量配比法调节各控制回路空气燃料比， V 气燃料比寻优控制系统，在宝钢线材分厂加热炉 即： .=2a,。=Vj,Aa=△a (5) 实现了在线控制.图5为混合煤气、空气燃料比 由上述分析可得出各回路的实际空气燃料 和烟气中含氧量的实际控制效果图·从图中可以 比为： 看出，空气燃料比能够随煤气热值的变化而变 a,=a+△a (6) 化，从而保证了烟气中的含氧量维持在合理的范 式中，V为各控制回路煤气流量，mh:刀为煤气Vd 】 . 2 5 N o . 2 朱宏祥 等 : 空气 燃料 比 寻优 技术 在加 热 炉 中的应 用 输 出 的模 糊控 制 器 : 输入 变 量 为氧 含 量偏 差D 和 偏 差 的变 化△刀 , 输 出变量 为 空气 燃 料 比调 节 量 L N . 把D 分 为 9 个 等级 (一 , 刁.6 , 一.0 4 , 刁.2 , O , .0 2 , 0 . 4 , 0 . 6 , 2 ) , △刀 分 为 9 个 等 级 (刁 . 3 , 刁 . 15 , 刁 . 1 , 刁 . 0 5 , 0 , 0 . 0 5 , 0 , 1 , 0 . 15 , 0 . 3 ) , 肠 分 为 11 个 等 级 (刁 . 0 3 , 刁 . 0 2 , 刁 . 0 15 , 刁 . 0 1 , 刁 . 0 0 5 , 0 , 0 . 0 0 5 , 0 . 0 1 , .0 0 15 , .0 0 2 , .0 0 3) , 在其 各 自的论域 区 间 都取 5 档 : 负 大 ( N B ) 、 负 小 (N S ) 、 零 ( Z E ) 、 正 小 ( P S ) 和 正 大 ( P B ) . (3 )模糊控 制 规 则库 的建立 将 生产 过 程 中 遇 到 的有 关 确 定岛 的各 种 情 况 和相 应 的控 制 策 略汇 总 如表 2 所 示 . 表 2 模 糊控 制 规 则 aT bl e 2 F u z yZ e o n t r o l r u l e D △刀 — — N B N S Z E P S PB N B P B P B P B N S N S N S P B P B P S N S N S Z E P S P S Z E N S N B P S P S P S N S N B N B PB Z E Z E N B N B N B ( 4 )确 定模 糊变 量 的隶 属度 赋 值 表 . 根 据 实 际情 况 , 确 定模 糊 变 量 隶属 度 赋值 表 如 表 3 和 表 4 所 示 . 表 3 模 糊 变量 D 及△D 隶 属度 的赋 值表 aT b l e 3 M e m b e r s h i P v a l u e o f th e fu z yZ v a r i a b l e s D a n d 配 ) D (△D ) -0 .6 刁.2 0 4 0 . 6 (刁 1 3 ) (一 1 5) 刁.4 (刁 . 1) (一0 5) ( 0 ) ( 0 0 5 ) ( 0 . 1) ( 0 . 1 5 ) ( 0 3 ) 表 4 模 糊控 制 量L N的 隶属 度赋 值 表 aT b l e 4 M e m l, e r s b i P v a l u e o f t h e fu z z y e o n t or l v o lu 口 e L N L N 几 -0 . 0 3 刁 . 0 2 -() . 0 1 5 习 . 0 1 es o . O0 5 0 0 . 0 0 5 0 0 1 0 0 1 5 0 ; 0 2 0 . 0 3 N B 1 1 0 . 5 0 0 0 0 0 0 0 0 N S 0 0 0 . 5 1 0 . 5 0 0 0 0 0 0 0 5 0 . 5 0 0 . 5 0 . 5 ZEsPBP 利 用 上述 模 糊控 制模 型 , 即 可 以根据 烟 气 中 的氧 含量确 定 加热 炉 的空气 燃料 比 总调 节量 △a . 1.3 各 回 路 空气 燃 料 比的确 定 对 于 轧钢 加 热炉 而 言 , 要 满足 对 钢 坯 的温度 要 求 , 需要 对 炉膛 进 行 分 区 段 控 制 . 而 烟 气 中 的 含 氧 量只 能从 炉尾 或 总烟 道 处测得 , 无 法测 得各 控 制 回路 煤气 燃 烧 后 的氧 含 量 . 因此 , 本 文采 用 煤 气 流 量配 比法 调 节 各控 制 回 路 空 气 燃 料 比 , 流 量 平 均值 , 耐瓜; j 为 总 的控 制 回 路数 ; △a 为空 气 燃 料 比总调 节 量 ; △a , 为 各 控 制 回路 空气 燃 料 比调 节量 : a `为 各 控制 回路 的 实 际空 气 燃料 比 . 即 : 玖 一 玄vm , , , 瓦 一 vm 夕 , △氏 (5 ) 由 上 述 分 析 可 得 出各 回 路 的 实 际 空 气 燃 料 比 为 : a : = a + △a (6 ) 式 中 , Vm , ` 为 各控 制 回路煤 气流 量 , m 3小: 瓦 为煤 气 2 结 果 分 析 .2 1 空气 燃 料 比及烟 气 中含氧 量 控 制 效 果 利 用 本 文 所 建 立 的前 馈 及 反馈 相 结合 的 空 气燃 料 比 寻优 控制 系 统 , 在 宝钢 线材 分 厂加 热 炉 实现 了在 线控 制 . 图 5 为 混合 煤 气 、 空气 燃 料 比 和烟 气 中含 氧 量 的实 际控 制 效果 图 . 从 图中可 以 看 出 , 空 气 燃 料 比 能 够 随 煤 气 热 值 的变 化 而变 化 , 从 而保 证 了烟 气 中 的含氧 量 维 持在 合理 的 范