变频调速技术在煤气中继自动化加压站中的应用及相关控制问题.docx

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1、变频调速技术在煤气中继自动化加压站中的应用及相关控制问题变频调速技术在煤气中继自动化加压站中的应用及相关控制问题hesp导语：在钢铁行业消费中，高炉、焦炉和转炉产生的煤气是重要的高热值燃料，如排放至大气，将造成严重的空气污染，假设将它们采集加以充分利用1引言在钢铁行业消费中，高炉、焦炉和转炉产生的煤气是重要的高热值燃料，如排放至大气，将造成严重的空气污染，假设将它们采集加以充分利用，作各种工业燃气加热炉的燃料，其经济效益是相当可观的。一般处理经过是将产生的各种煤气分别采集到贮气罐或者贮气塔柜再用管道传送到中继站经加压后供各用户使用。当从一次能源如煤转换成二次能源煤气时，由于一次能源燃质不稳，在

2、转换经过中必然导致二次能源煤气燃质也不稳，即煤气燃质具有较大的不确定性。用户要求将燃质控制在允许范围内，且将燃气的压力严格稳定在指定范围，以便使用。以钢铁企业的燃气轧钢加热炉为例，它要求送入的燃气燃质和压力稳定，否那么燃烧系统很难控制，直接影响轧钢消费等后续自动化消费线的产品质量。如今的煤气加压站有相当部份采用电气仪表控制系统，也有部份经过改造从现场收集数据后用PLC为主控制器对设备施行控制的，因控制比拟粗造，效果并不令人满足。由于受设备限制还谈不上自动监控、自动配气和自动调度，根本上是处于仪表监视、手工操纵的状态，优化配气和调度更无从谈起，其核心问题是采用变频器后，控制部份存在问题较多，本文

3、就有关问题作些讨论。b2对象特性分析与控制策略选取/b2.1对象特性分析混合煤气由于来自高、焦和转炉煤气，由前述可知，燃气燃质的不确定性和不确知性是其主要特性。因此既不可能直接用传统的机理方法建立对象的数学模型，也不可能用系统辨识方法间接地导出控制的数学模型，对这种半构造化或者非构造化的控制问题，常规控制策略显然无能为力。煤气加压站存在的问题从外表上看是压力、流量的变化，本质上涉及管网特性的变化，特性的改变要求在对加压机施行调速时必须适应其特性的变化。不确定性和不确知性表如今多个方面，如系统参数的未知性、时变性、随机性和分散性;系统时滞的未知性和时变性;系统严重的非线性;系统各变量间的关联性;

4、环境干扰的未知性等等，传统控制对具有上述特性的对象是无能为力的，必须寻求有效的控制策略。2.2控制策略选取由于钢铁企业的特殊性，各分厂或者车间之间在地域上的分散性突出，相距间隔较远，资源配置情况差异较大，情况又相当复杂，笼统地讨论是不实在际的。文中只针对特定情况讨论，即将所采集的各种煤气分别送中继加压站加压，再根据需要进展配气、调度。由于存在不确定性和不确知性，对象特性难以用严格的定量方法进展数学描绘，因此从控制角度考虑问题，感兴趣的主要目的不应是被控对象，而是控制器的本身。工程中往往采用的是在总结操纵者丰富经历和操纵规那么的根底上，对系统动态特征信息进展识别，再作直觉推理，再在线地确定控制策

5、略的方法，即智能控制策略。它的特点是控制规那么的建立及控制决策经过不是基于被控对象单纯的数学解析模型，而是基于知识包括定量和定性的知识，表达了人专家、娴熟的操纵者的智能。其控制形式是多种多样的，如专家控制、仿人智能控制、模糊控制、神经网络控制、自学习控制等等，其中更贴近实际的是专家控制和仿人智能控制。1专家控制策略实时专家控制系统，本质上是计算机智能软件系统。它模拟领域专家处理知识和解决问题，是具有获得反应信息并能实时在线地控制的系统，对实时数据的处理与特征辨识是在线的，可以及时反映系统的动态特征。其推理方法一般采用数据驱动的前向推理，依次判别各条规那么的条件，假设知足那么执行，执行规那么必须

6、给出控制决策，决策可以是定性和定量结合的方式。实时专家控制系统主要由知识库、数据库和推理机组成，其知识库分为静态知识库和动态知识库。静态知识库中存放系统和工况设定值等参数，动态知识库中存放各种专家规那么集，规那么可按不同类型划分为多个子集，子集间的关系是分级或者协调的，为了知足时间响应要求，每个子集中的规那么数不宜过多。其难点在于对不确定性和不确知性的系统建立知识库并非易事，就是建立了完善复杂的知识库，也未必知足实时要求，事实上对所研究的特定系统而言，是不可取的。2仿人智能控制其根本思想是在控制经过中利用计算机模拟人的控制行为功能，最大限度地识别和利用控制系统动态经过所提供的特征信息，进展启发

7、和直觉推理，进而实现对缺乏准确数学模型的对象进展有效的控制。其物理实现方法是根据计算机控制动态系统的输入输出的信息来识别被控系统所处的状态、动态特征及行为，即利用系统误差e和e的一阶、二阶导数，便可构造控制算法，相对而言它是简捷而实用的，物理意义明晰。与其它智能控制策略如专家控制策略、模糊控制策略、神经控制策略、自学习控制策略、多级递阶智能控制策略、多模变构造智能控制策略等相比，其优点是显而易见的。因此，在煤气中继自动化加压站中，采用了仿人智能控制策略。b3控制算法/b根本思路是模拟经过控制系统中富有经历的操纵者的普遍行为，如当系统的误差趋于增加时，发出强烈的作用闭环控制;当系统误差趋于减小时

8、，那么取消控制动作，等待观察等等。人对被控系统的状态、动态特征及行为理解的越多，控制的效果就会越好。假如en表示离散化的当前采样时刻误差值，en-1和en-2分别表示前一个和前二个采样时刻的误差值，那么有从误差e和误差变化e这两个根本的特征变化，便可从动态经过中获取更多的特征信息。1ee误差e同误差变化e之积构成了一个新的描绘系统动态经过的特征变量，利用该特征变量的取值是否大于零，就可以描绘系统动态经过变化的趋势。当ee0时，说明系统的动态经过正向着误差增大的方向变化，即误差的绝对值逐渐增大。在控制经过中，识别ee的符号，便可把握系统动态经过的行为特征，以便更好地制定下一步控制策略。2enen-1相邻两次误差变化之积enen-1构成了一个表征误差出现极值状态的特征量，假设enen-10表征无极值。误差变化e与误差e之比的绝对值的大小，描绘了系统动态经过中误差变化的姿态。将与ee结合使用,可对动态经过作进一步的划分,通过这种划分，可以捕捉到动态经过的不同姿态。4e误差变化的变化率，即二次差分，描绘动态经过处于趋于超调或者回调段位;当e0，处于超调段:e0