一种高炉顶压控制非线性数学建模方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高炉顶压控制领域，具体涉及一种高炉顶压控制非线性数学建模方法。
【背景技术】
[0002]高炉煤气余压发电装置(TRT)，它利用高炉产生的高温高压煤气推动透平机，进而带动发电机发电。据统计，TRT可回收高炉煤气中30%_40%的能量。与高炉传统的减压阀组相比，可更好的稳定高炉顶压，还极大的减小了减压阀组带来的噪声污染。TRT不仅能为钢铁企业带来巨大的经济效益，同时也是节能减排的标杆工程。
[0003]TRT在控制高炉顶压的过程中，正常情况下只需常规PID即可较好的稳定高炉顶压，但是高炉在冲压时会对高炉顶压造成强烈的扰动，此时仅靠常规PID控制已不能将顶压波动维持在一个较小的范围，这样势必对高炉的正常生产产生一定的影响，但目前并没有很好的控制方案解决冲压过程对炉顶压力的影响，同时由于高炉生产的连续性等特殊要求，如果工程师在线测试不同的控制方案，则肯定会对高炉的正常产生较大的影响，甚至发生各种比较危险的后果。
[0004]目前国内外研究针对该对象建立的数学模型都是通过各个高炉系统过程模型结合分析得到，结构复杂，且往往未能直观的反应高炉顶压控制过程；国内外研究对高炉顶压模型未采取参数辨识的方法进行模型各项参数的确定，模型往往难以具有实用性。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提供了一种高炉顶压控制非线性数学建模方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0007]—种高炉顶压控制非线性数学建模方法，包括如下步骤:
[0008]S1、根据高炉煤气余压发电装置的各组成部分，使用ADAMS建立高炉煤气余压发电装置的动力学模型，获得ADAMS硬点文件，ADAMS硬点文件中至少包括高炉煤气余压发电装置的各硬点的位置信息；
[0009 ] S2、使用Mat I ab读取ADAMS硬点文件中各硬点的坐标数值，形成一个可修改的硬点表，硬点表中包括各硬点坐标名称，每一硬点对应的坐标数值，以及相邻两个硬点之间的距离；
[0010]S3、根据硬点表，建立一包括所有硬点坐标的硬点CATPart模型；
[0011]S4、对硬点CATpart模型进行参数化处理，使硬点CATpart模型与硬点表建立关联，并发布硬点CATpart模型中已关联的各硬点；
[0012]S5、根据硬点CATpart模型，建立包括发布的硬点中保持相应的关联关系的相应部分硬点的各部件的C A T P a r t点线模型，并根据部件的C A T P a r t点线模型设计部件的详细数模；
[0013]S6、建立高炉煤气余压发电装置的点线DMU模型，并将各部件的详细数模装饰到高炉煤气余压发电装置的点线DMU模型的相应点线部件上，获得高炉煤气余压发电装置的参数化DMU模型；
[0014]S7、安装虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与高炉煤气余压发电装置的参数化DMU模型中的各参数建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
[0015]S8、安装虚拟传感器，用于在高炉煤气余压发电装置的参数化DMU模型中插入能达到直接获取相应的结果或信息的逻辑单元；
[0016]S9、建立仿真分析模块和优化设计模块，优化设计模块驱动虚拟作动器循环执行分析仿真分析系统，虚拟作动器通过循环执行分析将结构反馈给仿真分析模块，仿真分析模块自动提取数据给虚拟传感器，虚拟传感器将自动传递结构反馈给优化设计模块。
[0017]优选地，所述虚拟传感器包括通用虚拟传感器和专用虚拟传感器。
[0018]优选地，所述虚拟作动器包括虚拟单元作动器、虚拟特性作动器和虚拟载荷作动器。
[0019]本发明具有以下有益效果:
[0020]通过一个硬点表链接起来，极大地加快了产品开发初期的设计变更响应；使用Matlab和EXCEL等软件，将建模过程中的每个步骤都链接起来，高度参数化;使用参数表建立参数化的零件点线模型，并搭建点线DMU模型，使不同高炉型号可共用DMU模型，大大提高工作效率，缩短开发时间；使用参数表建立部件局部坐标系，部件放置在其局部坐标系下，参数化了部件数模，使零部件的结构优化、工作便捷、响应迅速。
【具体实施方式】
[0021]为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022]—种高炉顶压控制非线性数学建模方法，包括如下步骤:
[0023]S1、根据高炉煤气余压发电装置的各组成部分，使用ADAMS建立高炉煤气余压发电装置的动力学模型，获得ADAMS硬点文件，ADAMS硬点文件中至少包括高炉煤气余压发电装置的各硬点的位置信息；
[0024]S2、使用Mat Iab读取ADAMS硬点文件中各硬点的坐标数值，形成一个可修改的硬点表，硬点表中包括各硬点坐标名称，每一硬点对应的坐标数值，以及相邻两个硬点之间的距离；
[0025]S3、根据硬点表，建立一包括所有硬点坐标的硬点CATPart模型；
[0026]S4、对硬点CATpart模型进行参数化处理，使硬点CATpart模型与硬点表建立关联，并发布硬点CATpart模型中已关联的各硬点；
[0027]S5、根据硬点CATpart模型，建立包括发布的硬点中保持相应的关联关系的相应部分硬点的各部件的C A T P a r t点线模型，并根据部件的C A T P a r t点线模型设计部件的详细数模；
[0028]S6、建立高炉煤气余压发电装置的点线DMU模型，并将各部件的详细数模装饰到高炉煤气余压发电装置的点线DMU模型的相应点线部件上，获得高炉煤气余压发电装置的参数化DMU模型；
[0029]S7、安装虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与高炉煤气余压发电装置的参数化DMU模型中的各参数建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
[0030]S8、安装虚拟传感器，用于在高炉煤气余压发电装置的参数化DMU模型中插入能达到直接获取相应的结果或信息的逻辑单元；
[0031]S9、建立仿真分析模块和优化设计模块，优化设计模块驱动虚拟作动器循环执行分析仿真分析系统，虚拟作动器通过循环执行分析将结构反馈给仿真分析模块，仿真分析模块自动提取数据给虚拟传感器，虚拟传感器将自动传递结构反馈给优化设计模块。
[0032]所述虚拟传感器包括通用虚拟传感器和专用虚拟传感器。
[0033]所述虚拟作动器包括虚拟单元作动器、虚拟特性作动器和虚拟载荷作动器。
[0034]本具体实施通过一个硬点表链接起来，极大地加快了产品开发初期的设计变更响应;使用Mat Iab和EXCEL等软件，将建模过程中的每个步骤都链接起来，高度参数化;使用参数表建立参数化的零件点线模型，并搭建点线DMU模型，使不同高炉型号可共用DMU模型，大大提高工作效率，缩短开发时间;使用参数表建立部件局部坐标系，部件放置在其局部坐标系下，参数化了部件数模，使零部件的结构优化工作便捷、响应迅速。
[0035]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种高炉顶压控制非线性数学建模方法，其特征在于，包括如下步骤: 51、根据高炉煤气余压发电装置的各组成部分，使用ADAMS建立高炉煤气余压发电装置的动力学模型，获得ADAMS硬点文件，ADAMS硬点文件中至少包括高炉煤气余压发电装置的各硬点的位置信息； 52、使用MatIab读取AD AMS硬点文件中各硬点的坐标数值，形成一个可修改的硬点表，硬点表中包括各硬点坐标名称，每一硬点对应的坐标数值，以及相邻两个硬点之间的距离； 53、根据硬点表，建立一包括所有硬点坐标的硬点CATPart模型； 54、对硬点CATpart模型进行参数化处理，使硬点CATpart模型与硬点表建立关联，并发布硬点CATpart模型中已关联的各硬点； 55、根据硬点CATpart模型，建立包括发布的硬点中保持相应的关联关系的相应部分硬点的各部件的CATpart点线模型，并根据部件的CATpart点线模型设计部件的详细数模； 56、建立高炉煤气余压发电装置的点线DMU模型，并将各部件的详细数模装饰到高炉煤气余压发电装置的点线DMU模型的相应点线部件上，获得高炉煤气余压发电装置的参数化DMU模型； 57、安装虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与高炉煤气余压发电装置的参数化DMU模型中的各参数建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解； 58、安装虚拟传感器，用于在高炉煤气余压发电装置的参数化DMU模型中插入能达到直接获取相应的结果或信息的逻辑单元； 59、建立仿真分析模块和优化设计模块，优化设计模块驱动虚拟作动器循环执行分析仿真分析系统，虚拟作动器通过循环执行分析将结构反馈给仿真分析模块，仿真分析模块自动提取数据给虚拟传感器，虚拟传感器将自动传递结构反馈给优化设计模块。2.根据权利要求1所述的一种高炉顶压控制非线性数学建模方法，其特征在于，所述虚拟传感器包括通用虚拟传感器和专用虚拟传感器。3.根据权利要求1所述的一种高炉顶压控制非线性数学建模方法，其特征在于，所述虚拟作动器包括虚拟单元作动器、虚拟特性作动器和虚拟载荷作动器。
【专利摘要】本发明公开了一种高炉顶压控制非线性数学建模方法，包括如下步骤：建立高炉煤气余压发电装置的动力学模型，获得硬点文件，读取硬点文件中各硬点的坐标数值，形成硬点表，根据硬点表，建立硬点模型；对硬点模型进行参数化处理后建立各部件的点线模型，并根据部件的点线模型设计部件的详细数学模型；建立高炉煤气余压发电装置的点线DMU模型，并将各部件的详细数模装饰到所得的点线DMU模型的相应点线部件上，获得高炉煤气余压发电装置的参数化DMU模型；安装虚拟作动器，虚拟传感器，建立仿真分析模块和优化设计模块。本发明将建模过程中的每个步骤都链接起来，高度参数化，并参数化了部件数模，使零部件的结构优化、工作便捷、响应迅速。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105512414
【申请号】CN201510937639
【发明人】武明华, 郑颖春
【申请人】西安科技大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月10日