一种退火炉板温控制系统及方法与流程

本发明涉及冷轧热镀锌退火炉加热炉的工艺技术领域，尤其涉及一种退火炉板温控制系统及方法。

背景技术：

研究冷轧钢卷生产技术，提升其生产质量与产量，是提高我国钢铁工业水平、提升钢铁企业市场竞争力的重要技术手段之一。而冷轧钢卷生产包括轧制、清洗、退火和酸洗等工序，其中，退火作为冷轧钢卷生产的关键工序，在连续退火炉中进行，起到改善钢卷机械性能、提高其表面质量的作用。在整个退火过程中，退火炉中板温控制精度直接影响着退火后的钢卷性能和表面质量。

随着智能控制技术与计算机技术的迅速发展，退火炉计算机控制系统的应用日趋广泛，实现了生产过程自动化，退火炉温度控制水平得到显著提高。但是，由于环境的多变性、生产工艺过程的复杂性、以及冷轧钢卷品种规格的增加，在现场使用中，退火炉板温控制效果不是很理想。因此，退火炉中板温控制系统和控制方法的研究受到广泛的关注。

涟钢冷轧板厂引进日本新日铁镀锌生产线生产镀锌不锈钢钢卷，钢卷经传输车送入开卷机后，通过焊机和月牙剪保证连续生产，经活套缓冲后送入连续退火炉加热，加热后经jcf风机冷却后传输至锌锅完成镀锌操作，冷轧镀锌生产线流程如图1所示。而之前涟钢冷轧热镀锌退火炉板温控制采用一级plc交叉限幅pid控制结合新日铁的二级模型机控制，自投产以来控制效果不理想，主要存在钢卷温度控制响应的速度慢、响应时间长、钢卷温度控制的精度无法满足实际生产需求的问题：

(1)退火炉本身工况复杂，具有非线性、大时滞、强耦合等特性，且不同类型和不同规格的钢卷，生产要求不同，进行的操作也不相同，现有控制系统响应的速度慢、响应时间长，且控制方法效果不理想，导致出口板温控制精度低；

(2)钢卷温度在加热过程中会因为煤气流量波动、空气流量波动、生产速度和钢卷质量等因素而产生一定幅值的波动。在现有的人工操作环境下，很难对温度波动进行准确修正，进而影响钢卷的出口板温，导致钢卷质量下降。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种退火炉板温控制系统及方法，对退火炉板温进行控制，所述退火炉包括无氧化加热炉nof段和辐射管加热炉rtf段，所述nof段和rtf段又各自分为4个区和7个区，当前控制周期为n，下一个控制周期为n+1；所述退火炉板温控制系统还包括：切换控制模块、动态过程模块、稳态过程模块、下发模块和检测模块；

所述切换控制模块用于实时获取新上钢卷的钢卷属性参数，所述钢卷属性参数包括下一个控制周期钢卷厚度hn+1、钢卷宽度wn+1、钢卷类型mn+1；

所述动态过程模块用于得到发生钢卷切换时下一个控制周期nof段煤气流量预测值gm_nof_n+1、nof段煤气流量动态补偿值δgm_nof_n+1以及下一个控制周期的rtf段煤气流量预测值gm_rtf_n+1和rtf段煤气流量动态补偿值δgm_rtf_n+1；

所述稳态过程模块用于得到未发生钢卷切换时下一个控制周期同一钢卷在退火炉内运行时nof段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1和rtf段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1；

所述下发模块用于分配nof段中每个区的煤气流量gas_n_t_a，a＝1,2,3,4，并控制相应下发煤气流量通入nof段中对应的各个区中；和分配rtf段中每个区的下发煤气流量gas_r_t_b，b＝1,2,3,4,5,6,7，并控制相应下发煤气流量通入rtf段中对应的各个区中；

所述检测模块用于检测得到当前控制周期的板厚hn、板宽wn、生产速度设定值vset_n、nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n、rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n、nof段煤气流量实际值greal_nof_n和rtf段煤气流量实际值greal_rtf_n；并将这些检测值对应传送到所述动态过程模块和稳态过程模块，用来计算下一个控制周期的煤气流量，以控制退火炉中的钢卷温度。

进一步地，所述切换控制模块包括生产数据参考模型和切换控制器；

根据钢卷属性参数，利用所述生产数据参考模型得到下一个控制周期该种钢卷对应的生产速度设定值vset_n+1、nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n+1和rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n+1；所述生产数据参考模型是根据专家经验得到的钢卷属性参数与下一个控制周期该种钢卷对应的生产速度设定值vset_n+1、nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n+1及rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n+1三者之间分别的对应关系表；

所述切换控制器用于根据当前控制周期的钢卷的生产完成时间倒计时和焊缝检测，判断下一个控制周期钢卷是进入动态过程模块还是稳态过程模块，以便对退火炉的加热过程进行控制。

进一步地，所述动态过程模块包括动态补偿控制器和动态过程控制器；

所述动态补偿控制器根据所述检测模块检测得到的当前控制周期退火炉加热过程中钢卷相关信息hn,wn,vset_n,tset_nof_n,tset_rtf_n、当前控制周期nof段煤气流量实际值greal_nof_n和rtf段煤气流量实际值greal_rtf_n，分别计算下一个控制周期nof段煤气流量动态补偿值δgm_nof_n+1和rtf段煤气流量动态补偿值δgm_rtf_n+1；

所述动态过程控制器用于根据所述切换控制模块得到的下一个控制周期钢卷相关信息hn+1,wn+1,vset_n+1,tset_nof_n+1,tset_rtf_n+1，得到下一个控制周期nof段煤气流量预测值gm_nof_n+1和rtf段煤气流量预测值gm_rtf_n+1。

进一步地，所述稳态过程模块包括nof反馈控制器和rtf反馈控制器；

所述nof反馈控制器用来计算nof段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1；

所述rtf反馈控制器用来计算rtf段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_rtf_n+1。

进一步地，所述下发模块包括nof分区分配控制器和rtf分区分配控制器；

所述nof分区分配控制器通过得到的下一个控制周期nof段煤气流量设定值gset_nof_n+1，根据分区分配表和专家经验将对应的煤气流量分配到nof段各区；

所述rtf分区分配控制器通过得到的下一个周期的rtf段煤气流量设定值gset_rtf_n+1，根据专家经验将对应的煤气流量分配到rtf段各区。

一种退火炉板温控制方法，基于所述一种退火炉板温控制系统进行实现；包括如下步骤：

s1：获取进入退火炉下一个控制周期的钢卷属性参数，结合生产数据参考模型，获取下一个控制周期的生产速度设定值vset_n+1、nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n+1和rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n+1；所述钢卷属性参数包括钢卷厚度hn+1、钢卷宽度wn+1和钢卷类型mn+1；

s2：根据当前钢卷的生产完成时间倒计时和焊缝检测，结合专家经验，判断下一个控制周期是否切换钢卷类型；若是，则到步骤s3，对下一个控制周期的新钢卷进行动态过程控制；若否，则到步骤s4，对下一个控制周期的当前钢卷进行稳态过程控制；

s3：根据当前控制周期钢卷相关信息hn,wn,vset_n,tset_nof_n,tset_rtf_n、当前控制周期nof段煤气流量实际值greal_nof_n及rtf段煤气流量实际值greal_rtf_n和下一个控制周期钢卷相关信息hn+1,wn+1,vset_n+1,tset_nof_n+1,tset_rtf_n+1，分别得到下一个控制周期nof段煤气流量预测值gm_nof_n+1和rtf段煤气流量预测值gm_rtf_n+1、nof段煤气流量动态补偿值δgm_nof_n+1和rtf段煤气流量动态补偿值δgm_rtf_n+1；然后到步骤s5；

s4：根据下一个控制周期nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n+1、rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n+1和当前控制周期nof段钢卷出口温度实际值treal_nof_n及rtf段钢卷出口温度实际值treal_rtf_n，分别得到下一个控制周期nof段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1和下一个控制周期rtf段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_rtf_n+1；然后到步骤s5；

s5：根据下一个控制周期nof段煤气流量预测值gm_nof_n+1、煤气流量动态补偿值δgm_nof_n+1及煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1和当前控制周期nof段煤气流量实际值greal_nof_n，计算下一个控制周期nof段煤气流量设定值gset_nof_n+1；

采用同样的方法，根据下一个控制周期rtf段煤气流量预测值gm_rtf_n+1、动态补偿煤气流量δgm_rtf_n+1、温度误差反馈补偿煤气流量δgf_rtf_n+1和当前控制周期rtf段实际煤气流量greal_rtf_n，计算下一个控制周期rtf段煤气流量设定值gset_rtf_n+1；

s6：分别将步骤s5中得到的与下一个周期nof段煤气流量设定值gset_nof_n+1和rtf段煤气流量设定值gset_rtf_n+1对应的煤气流量分配到nof段各区和rtf段各区；nof段各区下发的煤气流量为gas_n_t_a，a＝1,2,3,4；；rtf段各区下发的煤气流量为gas_r_t_b，b＝1,2,3,4,5,6,7。

进一步地，所述下一个控制周期nof段煤气流量预测值gm_nof_n+1以及下一个控制周期rtf段煤气流量预测值gm_rtf_n+1均是通过基于支持向量机的煤气流量预测模型得到；所述基于支持向量机的煤气流量预测模型为：其中，w和b分别为权系数向量和偏置；t表示转置；φ(x)为线性映射函数；核函数k(xi,x)选择径向基函数，且γ为核参数；αi和αi*分别为lagrange函数及lagrange乘子；i表示钢卷参数向量的第i个样本，l表示样本总量；xi表示第i个钢卷参数向量，x表示输入的钢卷参数向量；所述钢卷参数包括钢卷宽度wn、钢卷厚度hn、生产速度设定值vset_n和nof段/rtf段钢卷出口温度设定值tset_n。

进一步地，下一个控制周期nof段煤气流量动态补偿值δgm_nof_n+1和rtf段煤气流量动态补偿值δgm_rtf_n+1由当前控制周期的nof段煤气流量实际值greal_nof_n以及下一个控制周期的rtf段煤气流量实际值greal_rtf_n与基于支持向量机的煤气流量预测模型得到的对应的当前控制周期的nof段煤气流量预测值gm_nof_n以及当前控制周期的rtf段煤气流量预测值gm_rtf_n分别相减得到。

进一步地，得到下一个控制周期nof段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1和下一个控制周期rtf段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_rtf_n+1的具体过如下：

由下一个控制周期nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n+1与当前控制周期的nof段炉温实际值treal_nof_n得到差值δtnof_n；通过公式δgf_nof_n+1＝δtnof_n*k1计算得到下一个控制周期nof段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1；其中，k1为nof段比例系数；

由下一个控制周期rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n+1与当前控制周期rtf段炉温实际值treal_rtf_n得到差值δtrtf_n；通过公式δgf_rtf_n+1＝δtrtt_n*k2计算得到下一个控制周期rtf段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_rtf_n+1；其中，k2为rtf段比例系数。

进一步地，动态过程控制时，下一个控制周期nof段煤气流量设定值gset_nof_n+1为：gset_nof_n+1＝gm_nof_n+1+δgm_nof_n+1；下一个控制周期rtf段煤气流量设定值gset_rtf_n+1为：gset_rtf_n+1＝gm_rtf_n+1+δgm_rtf_n+1；

稳态过程控制时，下一个控制周期nof段煤气流量设定值gset_nof_n+1为：gset_nof_n+1＝δgf_nof_n+1+greal_nof_n；下一个控制周期rtf段煤气流量设定值gset_rtf_n+1为：gset_rtf_n+1＝δgf_rtf_n+1+greal_rtf_n。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：通过实时调节煤气流量的方法来控制板温，使得退火炉nof段和rtf段的钢卷温度控制响应的速度和钢卷温度控制的精度大幅度提高，满足了实际生产工艺的要求，并且大大提高了冷轧钢板的性能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中一种退火炉板温控制系统的结构框图；

图2是本发明实施例中冷轧镀锌生产线流程图；

图3是本发明实施例中一种退火炉板温控制方法的流程图；

图4是本发明实施例中基于支持向量机的煤气流量预测模型的结构图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明的实施例提供了一种退火炉板温控制系统及方法。一种退火炉板温控制系统包括连续退火炉、切换控制模块、动态过程模块、稳态过程模块、下发模块和检测模块；如图2所示，退火炉包括ph段、无氧化加热炉(non-oxygenfurnace，nof)和辐射管加热炉(radianttubefurnace，rtf)段，而无氧加热炉和辐射管加热炉又各自分为4个区和7个区；连续退火炉前具有开卷机、焊机、月牙剪和活套，用来处理和传送钢卷；其中，退火炉板温的影响主要来自于nof段和rtf段的温度控制，而nof段和rtf段的温度控制是通过控制nof段和rtf段的煤气流量的下发实现的。本实施例中所说的退火炉就是图2中所示的连续退火炉。

从现场plc上采集到的实时钢卷信息会显示在人机界面(humanmachineinterface，hmi)上，所述退火炉板温控制系统会根据钢卷信息查找到技术要求的生产设定值，同时操作人员可以根据现场状况及专家经验调整该设定值。根据钢卷的生产完成时间倒计时和焊缝检测，所述退火炉板温控制系统通过控制切换控制器的切换判断当前的生产状态，进而使用动态过程模块或稳态过程模块对生产过程进行控制。动态过程模块以动态补偿控制器计算出的煤气流量动态补偿与动态过程控制器计算出的煤气流量设定值之和作为下发的总煤气流量；稳态过程模块使用反馈控制器，以实际生产的实际板温(即炉温实际值)与板温设定值(即炉温钢卷出口温度设定值)的差值驱动反馈控制器，最终计算出稳态过程中需要下发的总煤气流量。下发模块接收需要下发的总煤气流量，在满足炉温安全要求的情况下，nof段使用自溢式分配算法分配总煤气流量，rtf段使用专家经验分配总煤气流量，最终将煤气流量下发到生产线中。

请参考图1，图1是本发明实施例中一种退火炉板温控制系统的结构框图，所述退火炉板温控制系统包括：切换控制模块、动态过程模块、稳态过程模块、下发模块和检测模块；所述板温即为退火炉中钢卷温度；定义当前控制周期为n，下一个控制周期为n+1；所述动态生产过程是指前后钢卷规格参数发生变化时，通过调整煤气流量、调整空燃比或调整速度对钢卷出口温度设定值或生产速度设定值进行调整的过程，包括；所述稳态生产过程是指连续多卷钢规格参数保持不变的情况，也即煤气流量和生产速度保持稳定的生产情况。

所述切换控制模块包括生产数据参考模型和切换控制器两个单元，所述切换控制模块实时获取开卷机上的钢卷属性参数，所述钢卷属性参数包括下一个控制周期的钢卷厚度hn+1、宽度wn+1和钢卷类型mn+1；根据钢卷属性参数，利用所述生产数据参考模型得到下一个控制周期该种钢卷对应的生产速度设定值vset_n+1、nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n+1和rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n+1；所述生产数据参考模型是根据专家经验得到的钢卷属性参数与下一个控制周期该种钢卷对应的生产速度设定值vset_n+1、nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n+1及rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n+1三者之间的对应关系表；下一个周期，钢卷在退火炉中以生产速度设定值vset_n+1进行运行。

所述切换控制器用于根据当前控制周期的钢卷的生产完成时间倒计时和焊缝检测，判断进入动态过程模块还是稳态过程模块，以对退火炉加热过程进行控制。

所述动态过程模块用于计算发生钢卷切换时下一个控制周期nof段煤气流量预测值gm_nof_n+1、nof段煤气流量动态补偿值δgm_nof_n+1以及下一个控制周期的rtf段煤气流量预测值gm_rtf_n+1和rtf段煤气流量动态补偿值δgm_rtf_n+1；对退火炉加热过程起到控制作用，对即退火炉板温控制提供有效的控制依据，对实际生产起到很好的指导作用，降低了退火炉生产过程中钢卷超温报警比例，改善生产环境，保障生产过程的安全稳定。

所述动态补偿控制器根据所述检测模块检测得到的当前控制周期退火炉加热过程中钢卷相关信息hn,wn,vset_n,tset_nof_n,tset_rtf_n、当前控制周期nof段煤气流量实际值greal_nof_n和rtf段煤气流量实际值greal_rtf_n，分别计算下一个控制周期nof段煤气流量动态补偿值δgm_nof_n+1和rtf段煤气流量动态补偿值δgm_rtf_n+1；

下一个控制周期nof段煤气流量动态补偿值δgm_nof_n+1和rtf段煤气流量动态补偿值δgm_rtf_n+1由当前控制周期的nof段煤气流量实际值greal_nof_n以及下一个控制周期的rtf段煤气流量实际值greal_rtf_n与基于支持向量机的煤气流量预测模型得到的对应的当前控制周期的nof段煤气流量预测值gm_nof_n以及当前控制周期的rtf段煤气流量预测值gm_rtf_n分别相减得到。

所述动态过程控制器用于根据所述切换控制模块得到的下一个控制周期钢卷相关信息hn+1,wn+1,vset_n+1,tset_nof_n+1,tset_rtf_n+1，得到下一个控制周期nof段煤气流量预测值gm_nof_n+1和rtf段煤气流量预测值gm_rtf_n+1。

所述稳态过程模块用于计算未发生钢卷切换时下一个控制周期同一钢卷在退火炉内运行时nof段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1和rtf段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1；

所述稳态过程模块包括nof反馈控制器和rtf反馈控制器。所述nof反馈控制器用来计算nof段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1；所述rtf反馈控制器用来计算rtf段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_rtf_n+1。其中，所述nof反馈控制器中输入下一个控制周期的nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n+1与当前控制周期nof段炉温实际值treal_nof_n的差值δtnof_n，计算得到煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1。

根据下一个控制周期nof段煤气流量预测值gm_nof_n+1、nof段煤气流量动态补偿值δgm_nof_n+1、nof段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1和当前控制周期nof段煤气流量实际值greal_nof_n计算得到下一个控制周期nof段煤气流量设定值gset_nof_n+1；动态生产过程中，gset_nof_n+1＝gm_nof_n+1+δgm_nof_n+1；稳态生产过程中，gset_nof_n+1＝δgf_nof_n+1+greal_nof_n。

采用同样的方法，所述rtf反馈控制器中输入下一个控制周期rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n+1与当前控制周期rtf段炉温实际值treal_rtf_n的差值δtrtf_n，计算得到煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_rtf_n+1。之后由下一个控制周期rtf段煤气流量预测值gm_rtf_n+1、rtf段煤气流量动态补偿值δgm_rtf_n+1、rtf段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_rtf_n+1和rtf段煤气流量实际值greal_rtf_n计算得到下一个周期rtf段煤气流量设定值gset_rtf_n+1；动态生产过程中，gset_rtf_n+1＝gm_rtf_n+1+δgm_rtf_n+1；稳态生产过程中，gset_rtf_n+1＝δgf_rtf_n+1+greal_rtf_n。

根据所述稳态过程模块得到的下一个控制周期nof段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1和rtf段煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_rtf_n+1，结合下一个控制周期nof段煤气流量设定值gm_nof_n+1、rtf段煤气流量设定值gm_rtf_n+1，nof段煤气流量动态补偿值δgm_nof_n+1、rtf段煤气流量动态补偿值δgm_rtf_n+1和当前控制周期nof段煤气流量实际值greal_nof_n、rtf段煤气流量实际值greal_rtf_n计算得到下一个周期nof段煤气流量设定值gset_nof_n+1、rtf段煤气流量设定值gset_rtf_n+1提供准确地数据依据。

所述下发模块包括nof分区分配控制器和rtf分区分配控制器。所述nof分区分配控制器根据得到的下一个控制周期nof段煤气流量设定值gset_nof_n+1，经过分区分配模型得到达到nof段各区炉温要求时各区所需下发的煤气流量gas_n_t_a(a＝1,2,3,4)，控制相应煤气流量通入nof段中对应的各个区中，以便对炉温进行控制；

采用同样的方法，所述rtf分区分配控制器根据得到的下一个控制周期rtf段煤气流量设定值gset_rtf_n+1，经过分区分配模型得到达到rtf段各区炉温要求时各区所需下发的煤气流量gas_r_t_b(b＝1,2,3,...7)，控制相应煤气流量通入rtf段中对应的各个区中，以便对炉温进行控制。

所述检测模块检测得到当前控制周期钢卷的板厚hn，板宽wn和生产速度设定值vset_n，当前控制周期nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n，当前控制周期rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n，当前控制周期nof段实际下发煤气流量(即当前控制周期nof段煤气流量实际值)greal_nof_n、当前控制周期rtf段实际下发煤气流量(即当前控制周期rtf段煤气流量实际值)greal_rtf_n；并将这些检测参数对应传送到动态过程模块和稳态过程模块，用来计算下一个控制周期的煤气流量，以控制退火炉中的钢卷温度。

新钢卷上卷(m变化)、改变钢卷出口温度设定值(t变化)、改变速度(v变化)和周期性反馈控制均能触发所述退火炉板温控制系统进行板温控制。如图3所示的退火炉板温控制方法包括如下步骤：

s1：初始化钢卷属性参数，实时获取进入退火炉下一个控制周期的钢卷属性参数，利用生产数据参考模型查找下一个控制周期中钢卷的生产速度和钢卷出口温度参考值，结合专家经验，人工对下一个控制周期中钢卷的生产速度和钢卷出口温度参考值进行适当干预，得到下一个控制周期的速度设定vset_n+1、nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n+1和rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n+1；所述钢卷属性参数包括钢卷厚度hn+1、宽度wn+1和钢卷类型mn+1；所述钢卷属性参数可根据钢卷直接获得；

s2：根据当前钢卷的生产完成时间和焊缝检测，结合专家经验，判断下一个控制周期是否切换钢卷类型；若是，则启动基于支持向量机(svm)的煤气流量预测模型，到步骤s3对下一个控制周期n+1的钢卷进行动态过程控制；若否，则到步骤s4，对下一个控制周期n+1的钢卷进行稳态过程控制；

当切换钢卷类型不同时，下一个控制周期的加热过程为动态生产过程，退火炉板温控制系统会一直在后台运行，实时检测生产状况，并判断当前生产状态是否出现异常，在生产正常状态下得到实时生产速度对应的钢卷属性参数，使用基于支持向量机(svm)的煤气流量预测模型得到该生产状况下的理论计算值，所述理论计算值包括下一个控制周期nof段煤气流量设定值gm_nof_n+1和rtf段煤气流量设定值gm_rtf_n+1，并计算理论计算值与实际煤气流量下发值的差值作为动态补偿用以切入后对煤气流量进行分区分配。

当钢卷类型相同时，下一个控制周期的加热过程为稳态生产过程，如果在动态过程下发时间内，则直接可以触发下发模块，否则在目标生产信息发生变化的情况下触发动态过程模块，而在稳态过程反馈周期内就会直接触发稳态过程模块。

退火炉一共有15个焊缝检测点g_length_array[i](i＝0,2,3,...14)，且按照钢卷焊缝和相邻焊缝检测点距离之差的关系进行判断，如果是同一卷钢传送到炉内，那么此时进入稳态过程模块,即相邻的两个焊缝检测点检测到钢卷的同一焊缝，那么相邻焊缝检测点g_length_array[i+1]和g_length_array[i]检测的距离之差即为两相邻焊缝检测点之间的距离；如果两焊缝检测点检测到的距离之差超过一定距离(根据实际情况设定为150m),则可以判断相邻焊缝检测点之间至少包括1个焊缝，则切换控制模块会做出切换，使得控制系统进入动态过程控制。

s3：结合已获得的当前控制周期内加热过程中钢卷相关信息hn,wn,vset_n,tset_nof_n,tset_rtf_n、下一个控制周期钢卷相关信息hn+1,wn+1,vset_n+1,tset_nof_n+1,tset_rtf_n+1和当前控制周期nof段煤气流量实际值greal_nof_n及rtf段煤气流量实际值greal_rtf_n，计算出下一个控制周期nof段煤气流量预测值gm_nof_n+1和rtf段煤气流量预测值gm_rtf_n+1，结合预测出的当前钢卷末子卷全过程炉温，并在炉温不超限的情况下，保高规格钢卷并将设置的下发时间推迟至前钢卷出炉，计算得到下一个控制周期nof段煤气流量动态补偿值δgm_nof_n+1和下一个控制周期rtf段煤气流量动态补偿值δgm_rtf_n+1，并设置对应煤气流量的下发时间；然后到步骤s5；

得到基于支持向量机(svm)的煤气流量预测模型的过程如下：

步骤31：通过对退火炉中的nof段和rtf段的检测，分别获取下一个控制周期钢卷参数：所述钢卷参数包括钢卷宽度wn、钢卷厚度hn、钢卷生产速度设定值vset_n和nof段/rtf段钢卷出口温度设定值tset_n这4个参数；

步骤32：数据筛选：采用限幅滤波的方法，剔除不符合工艺条件和异常工况的钢卷属性参数；

步骤33：采用范围标准化的方法对数据进行标准化，如公式(1)所示：

上式中xij为钢卷属性参数；为标准化后的第i个样本的第j个变量；xjmin和xjmax分别表示样本集中变量j的最小值和最大值；所述样本为钢卷属性参数的样本；i和j的值均为大于0的整数。

步骤34：

获得预处理后符合基于支持向量机的煤气流量预测模型的生产数据，构成输入变量x，以煤气流量值为输出y，通过一个线性映射函数φ(x)，把数据空间中的输入向量x映射到高纬特征空间，然后在高维空间中进行线性回归，建立线性回归函数如式(2)所示：

y＝f(x)＝ω^tφ(x)+b(2)

式中：w和b分别为权系数向量和偏置，分别通过正则化方法和结构风险准则估计得到；t表示向量的转置。

步骤35：将寻找煤气流量预测模型中w和b的问题转化为如式(3)所示的二次规划问题：

式中：c为惩罚因子，控制对误差超过ε的样本的惩罚程度；i表示第i个样本数据，ε为样本数据的总个数；ε为线性不敏感损失函数，ξi和分别为松弛变量；

步骤36：利用对偶原理、拉格朗日乘子法，并引入核函数k(xi,x)形成上述问题的对偶式，求解后则可得lagrange函数αi及最优的lagrange乘子αi^*，且有构造出基于支持向量机的煤气流量预测模型的解析表达式如式(4)所示：

式中，选择常用的径向基函数为核函数k(xi,x)，其具体的表达形式如式(5)所示：

式中：γ为核参数。

最终建立的基于支持向量机的煤气流量预测模型结构如图4所示。将获取的实时钢卷厚度(即图4中的板厚)、钢卷宽度(即图4中的板宽)、生产速度(即图4中的板速)和当前控制周期钢卷出口温度(即图4中的板温)输入到所述基于支持向量机的煤气流量预测模型中，得到退火炉下一个控制周期对应出口温度段的煤气流量设定值。具体如下：

将钢卷宽度wn+1、钢卷厚度hn+1、生产速度设定值vset_n+1和nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n+1输入到基于支持向量机(svm)的煤气流量预测模型中，输出下一个控制周期nof段煤气流量预测值gm_nof_n+1；

采用同样的方法，将钢卷宽度wn+1、钢卷厚度hn+1、生产速度设定值vset_n+1和rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n+1输入到基于支持向量机(svm)的煤气流量预测模型中，输出下一个控制周期rtf段煤气流量预测值gm_rtf_n+1。

下一个控制周期nof段煤气流量动态补偿值δgm_nof_n+1和rtf段煤气流量动态补偿值δgm_rtf_n+1由当前控制周期的nof段煤气流量实际值greal_nof_n以及下一个控制周期的rtf段煤气流量实际值greal_rtf_n与基于支持向量机的煤气流量预测模型得到的对应的当前控制周期的nof段煤气流量预测值gm_nof_n以及当前控制周期的rtf段煤气流量预测值gm_rtf_n分别相减得到。具体如下：

将钢卷宽度wn、钢卷厚度hn、生产速度设定值vset_n和nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n输入到基于支持向量机的煤气流量预测模型中，输出当前控制周期的nof段煤气流量预测值gset_nof_n；则下一个控制周期nof段煤气流量动态补偿值δgm_nof_n+1＝gset_nof_n-greal_nof_n；

采用同样的方法，下一个控制周期rtf段煤气流量动态补偿值δgm_rtf_n+1＝gset_rtf_n-greal_rtf_n；gset_rtf_n为将钢卷宽度wn、钢卷厚度hn、生产速度设定值vset_n和rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n输入到基于支持向量机的煤气流量预测模型中后输出的当前控制周期的rtf段煤气流量预测值。

s4：根据下一个控制周期nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n+1、rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n+1和当前控制nof段钢卷出口温度实际值treal_nof_n、rtf段钢卷出口温度实际值treal_rtf_n计算得到煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1和δgf_rtf_n+1；

由下一个控制周期nof段钢卷出口温度设定值tset_nof_n+1与当前控制周期的nof段炉温实际值treal_nof_n得到差值δtnof_n，将所述差值δtnof_n输入到所述nof反馈控制器，通过公式δgf_nof_n+1＝δtnof_n*k1计算得到煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1；其中，k1为nof段比例参数；专家经验得到k1为6.67；

采用同样的方法，由下一个控制周期rtf段钢卷出口温度设定值tset_rtf_n+1与当前控制周期rtf段炉温实际值treal_rtf_n得到差值δtrtf_n，将所述差值δtrtf_n输入到所述rtf反馈控制器，通过公式δgf_rtf_n+1＝δtrtt_n*k2计算得到煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_rtf_n+1；其中，k2为rtf段比例参数，专家经验得到k2为18.75；

s5：由下一个控制周期nof段煤气流量设定值gm_nof_n+1、煤气流量动态补偿值δgm_nof_n+1、煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_nof_n+1和当前控制周期nof段煤气流量实际值greal_nof_n计算得到下一个控制周期内nof段煤气流量设定gset_nof_n+1；

采用同样的方法，由下一个控制周期内rtf段煤气流量设定值gm_rtf_n+1、煤气流量动态补偿值δgm_rtf_n+1、煤气流量温度误差反馈补偿值δgf_rtf_n+1和当前控制周期rtf段下发煤气流量实际值greal_rtf_n计算得到下一个控制周期rtf段煤气流量设定值gset_rtf_n+1；设置下发时间为即刻时间，并且触发下发模块；

动态过程模块中，gset_nof_n+1＝gm_nof_n+1+δgm_nof_n+1；gset_rtf_n+1＝gm_rtf_n+1+δgm_rtf_n+1；

稳态过程模块中，gset_nof_n+1＝δgf_nof_n+1+greal_nof_n；gset_rtf_n+1＝δgf_rtf_n+1+greal_rtf_n；

s6：根据下一个控制周期内nof段煤气流量设定值gset_nof_n+1和rtf段煤气流量设定值gset_rtf_n+1，计算出达到nof段各区炉温要求时各区所需下发的煤气流量gas_n_t_a(a＝1,2,3,4)和达到rtf段各区炉温要求时各区所需下发的煤气流量gas_r_t_b(b＝1,2,3,...7)，控制相应煤气流量分别通入nof段和rtf段中对应的每个区中。

nof段采用自溢式分配策略，利用分区分配表和专家经验，根据工况情况可采用不同的策略完成煤气流量的分配；nof段1、2和3区在打开阀门的情况下煤气流量下限均为200nm3/h；根据nof段下发的煤气总量决定nof段各区阀门是否开启及各区的上限值：所述分区分配表具体是以下几种情况：

a)煤气总量＞1300nm³/h时，nof段4区全开：

b)煤气总量1000-1300nm³/h时，关闭nof段1区：

c)煤气总量550-1000nm³/h时，关闭nof段1区和2区：

注：上下限均为0时关闭该区。

nof段：

以nof段总煤气流量＞1300nm³/h为例：

步骤61a：增加煤气流量时，按照4区→3区→2区→1区的顺序将煤气流量增加到本区不超过炉温上限值的最高煤气流量。即不超过4区炉温上限1280℃的情况下可以将煤气流量最高加到850nm³/h，如果炉温即将超限或850nm³/h已加满，则考虑将煤气流量加到3区，若3区即将超过炉温上限1280℃或650nm³/h已满，则进行2区操作，同理，最后进行1区操作；

步骤62a：减少煤气流量时，按照1区→2区→3区→4区的顺序减少至本区下限。首先从1区减少至煤气流量值200nm³/h，同理，再依次减少2区，3区和4区。

步骤63a：数据统计中存在1200-1300nm³/h总煤气流量时，同时打开4个区，123区的煤气流量下限值为150nm³/h，但是再细化总煤气流量区间为四个时会造成操作工人的操作困难，所以都统一到最低限为200nm³/h，当煤气流量低于1300nm³/h时开始关区。

rtf段：

rtf段不同分区的煤气流量会对应不同的空燃比，造成煤气总量分配难以同比例分配，但是现场操作人员进行单次煤气流量调整时变化煤气流量均会超过100nm³/h。统计现场分配煤气流量的情况，给出操作经验分区分配值。即现场操作人员根据需要下发的煤气总量按根据专家经验进行分配各区的煤气流量，可以判断调整后是否炉温超过上限微调各区煤气流量值。

切入经验分配时，根据当前的煤气总量分配rtf段各区煤气，下次调整时预估需要增加或减少的总煤气流量，一般以100为基数调整，再根据调整后的总煤气流量分配rtf端各区的煤气流量值。

本发明中变量说明表如下所示：

本发明的有益效果是：通过实时调节煤气流量的方法来控制板温，使得退火炉nof段和rtf段的钢卷温度控制响应的速度和钢卷温度控制的精度大幅度提高，满足了实际生产工艺的要求，并且大大提高了冷轧钢板的性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。