一种水泥联合半终粉磨优化控制系统及方法与流程

技术特征：

1.一种水泥联合半终粉磨优化控制系统，通过调节冷风阀开度调整进入水泥磨机物料的多少，控制水泥磨机负荷，在保证水泥磨机负荷正常的情况下调整选粉机转速、磨尾风机转速，控制水泥小于3um颗粒和3-32um颗粒的含量，以此达到水泥粒度稳定，比表面积和28天强度合格稳定的目的，其特征是，包括用于采集DCS中水泥生产关键设备的参数和粒度分析仪分析处理后的粒度参数的数据采集子系统；和，用于根据数据采集子系统采集来的数据判断水泥粒度分布是否合理，并根据水泥粒度分布情况得出调整哪一个水泥生产关键设备可以使水泥粒度趋于正常，水泥生产关键设备的调整幅度的数据分析子系统；和，用于根据数据分析子系统得出的结果去调整控制水泥关键设备，从而达到使水泥粒度分布合理和质量稳定目的的DCS控制子系统；和，中控子系统。

2.根据权利要求1所述的一种水泥联合半终粉磨优化控制系统，其特征是，数据采集子系统包括设置在一定采样点位置的在线粒度分析仪和SQLServer数据库，数据采集子系统利用编程语言通过OPC通道对在线粒度分析仪采集数据，并将采集到的数据通过OPC临时存储到SQL Server数据库中；

数据分析子系统采用智能控制算法对采集到的数据进行分析处理得出控制增量，并将处理结果发送给DCS控制子系统；

DCS控制子系统将控制增量叠加到被控对象；

中控子系统包括用于显示水泥不同粒度分布的实时值和平均值、比表面积平均值、设备参数给定值、设备动作的原因和动作时间的显示模块；和，用于调节选粉机，主排风机，磨尾风机和冷风阀的上下限值、设置系统参数的参数调节模块。

3.一种水泥联合半终粉磨优化控制方法，利用权利要求1-2任意一项一种水泥联合半终粉磨优化控制系统，其特征是，具体包括：

1)、数据采集子系统采集DCS中水泥生产关键设备的参数和粒度分析仪分析处理后的粒度参数；

2)、数据采集子系统将采集到的数据通过OPC临时存储到SQL Server数据库中；

3)、数据分析子系统采用智能控制算法对采集到的数据进行分析处理得出控制增量，并将处理结果发送给DCS控制子系统；

4)、DCS控制子系统将控制增量叠加到被控对象，调整控制水泥关键设备，从而达到使水泥粒度分布合理和质量稳定。

4.根据权利要求3所述的一种水泥联合半终粉磨优化控制方法，其特征是，智能控制算法具体包括：

1)、输入设定值yr；

2)、判断是否|e(k)|＞ε，如果是，则执行3)操作，否则执行4)操作；

3)、采用Bang-Bang控制算法；通过调整u，控制选粉机的转速，得出实际值y；

4)、采用基于数据驱动的自适应PID控制；通过调整u，控制选粉机的转速，得出实际值y；

5)、通过设计PPD参数辨识器对系统进行辨识，计算伪偏导数φ(k)的估计值实时的更新PID控制器中的参数比例放大系数k_p、积分放大系数k_i、微分放大系数k_d，得出系统的输入量。

5.根据权利要求4所述的一种水泥联合半终粉磨优化控制方法，其特征是，对于磨机负荷控制，yr为回料量的设定值，y为回料量的实际值，u为冷风阀开度；对于3-32um颗粒含量控制，yr为3-32um颗粒含量的设定值，y为3-32um颗粒含量的实际值，u为选粉机转速；对于小于3um颗粒含量控制，yr小于3um颗粒含量的设定值，y为小于3um颗粒含量的实际值，u为磨尾风机转速；

当采用Bang-Bang控制时，u＝u±b|e(k)|＞ε； (公式一)

式中，ε为偏差阈值；b为调整步长；

所述冷风阀的控制过程包括回粉小于下限磨机电流大时、回粉小于下限磨机电流正常时、回粉小于下限磨机电流小时、回粉大于上限磨机电流大时、回粉大于上限磨机电流正常时、回粉大于上限磨机电流小时、回粉正常磨机电流大时、回粉正常磨机电流正常时、回粉正常磨机电流小时9种情况；

回粉小于下限磨机电流大时，冷风阀控制过程具体包括：

111)、回粉量小于下限、磨机电流大，判断比表面积是否正常，如果比表面积偏高，则执行112)，如果比表面积正常，则执行113)，如果比表面积偏低，则执行114)；

112)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀关小；如果仓重正常，则冷风阀关小；如果仓重偏低，则冷风阀关小；

113)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀关小；如果仓重正常，则冷风阀关小；如果仓重偏低，则冷风阀不动；

114)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀不动；如果仓重正常，则冷风阀不动；如果仓重偏低，则冷风阀不动；

回粉小于下限磨机电流正常时，冷风阀控制过程具体包括：

121)、回粉量小于下限、磨机电流正常，判断比表面积是否正常，如果比表面积偏高，则执行122)，如果比表面积正常，则执行123)，如果比表面积偏低，则执行124)；

122)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀关小；如果仓重正常，则冷风阀关小；如果仓重偏低，则冷风阀关小；

123)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀关小；如果仓重正常，则冷风阀关小；如果仓重偏低，则冷风阀不动；

124)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀不动；如果仓重正常，则冷风阀不动；如果仓重偏低，则冷风阀不动；

回粉小于下限磨机电流小时，冷风阀控制过程具体包括：

131)、回粉量小于下限、磨机电流小；

132)、冷风阀不动；

回粉大于上限磨机电流大时，冷风阀控制过程具体包括：

141)、回粉量大于上限、磨机电流大；

142)、冷风阀不动；

回粉大于上限磨机电流正常时，冷风阀控制过程具体包括：

151)、回粉量大于上限、磨机电流正常，判断比表面积是否正常，如果比表面积偏高，则执行152)，如果比表面积正常，则执行153)，如果比表面积偏低，则执行154)；

152)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀不动；如果仓重正常，则冷风阀不动；如果仓重偏低，则冷风阀不动；

153)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀不动；如果仓重正常，则冷风阀开大；如果仓重偏低，则冷风阀开大；

154)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀不动；如果仓重正常，则冷风阀开大；如果仓重偏低，则冷风阀开大；

回粉大于上限磨机电流小时，冷风阀控制过程具体包括：

161)、回粉量大于上限、磨机电流小，判断比表面积是否正常，如果比表面积偏高，则执行162)，如果比表面积正常，则执行163)，如果比表面积偏低，则执行164)；

162)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀不动；如果仓重正常，则冷风阀不动；如果仓重偏低，则冷风阀不动；

163)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀不动；如果仓重正常，则冷风阀开大；如果仓重偏低，则冷风阀开大；

164)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀不动；如果仓重正常，则冷风阀开大；如果仓重偏低，则冷风阀开大；

回粉正常磨机电流大时，冷风阀控制过程具体包括：

171)、回粉量正常、磨机电流大；

172)、冷风阀关小；

回粉正常磨机电流正常时，冷风阀控制过程具体包括：

181)、回粉量正常、磨机电流正常，判断比表面积是否正常，如果比表面积偏高，则执行182)，如果比表面积正常，则执行183)，如果比表面积偏低，则执行184)；

182)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则手动升高主排风机；如果仓重正常，则手动升高主排风机；如果仓重偏低，则手动升高主排风机；

183)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀关小；如果仓重正常，则冷风阀不动；如果仓重偏低，则冷风阀不动；

184)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀不动；如果仓重正常，则冷风阀不动；如果仓重偏低，则冷风阀不动；

回粉正常磨机电流小时，冷风阀控制过程具体包括：

191)、回粉量正常、磨机电流小，判断比表面积是否正常，如果比表面积偏高，则执行192)，如果比表面积正常，则执行193)，如果比表面积偏低，则执行194)；

192)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则手动升高主排风机；如果仓重正常，则磨尾风机增加；如果仓重偏低，则磨尾风机增加；

193)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则磨尾风机增加；如果仓重正常，则磨尾风机增加；如果仓重偏低，则冷风阀不动；

194)、判断仓重是否正常，如果仓重偏高，则冷风阀不动；如果仓重正常，则冷风阀不动；如果仓重偏低，则冷风阀不动；

所述磨尾风机转速的控制过程具体为：

21)、判断小于3um颗粒含量是否偏高，如果偏高，则执行22)，否则执行23)；

22)、判断磨机电流，如果磨机电流大，则磨尾风机转速上升；如果磨机电流正常，则磨尾风机转速上升；如果磨机电流小，则磨尾风机转速上升；

23)、判断磨机电流，如果磨机电流大，则磨尾风机转速下降；如果磨机电流正常，则磨尾风机转速下降；如果磨机电流小，则磨尾风机转速不动；

所述选粉机转速控制过程具体包括：

31)、判断3-32um颗粒含量是否偏高，如果偏高，则执行32)，否则执行33)；

32)、选粉机转速下降；

33)、选粉机转速上升。

6.根据权利要求5所述的一种水泥联合半终粉磨优化控制方法，其特征是，当磨尾风机和选粉机达到限值时，为了进一步保证和提高水泥质量，需要调节主排风机，主排风机的控制过程具体包括：

1)、判断小于3um颗粒含量，如果小于3um颗粒含量高，则执行2)；如果小于3um颗粒含量正常，则执行3)；如果小于3um颗粒含量低，则执行4)；

2)、判断3-32um颗粒含量，如果3-32um颗粒含量高，则磨尾风机转速已达上限，选粉机转速已达下限，主排风机上升；如果3-32um颗粒含量正常，则主排风机不动；如果3-32um颗粒含量低，则磨尾风机转速已达上限，选粉机转速已达上限，主排风机下降；

3)、判断3-32um颗粒含量，如果3-32um颗粒含量高，则主排风机不动；如果3-32um颗粒含量正常，则主排风机不动；如果3-32um颗粒含量低，则主排风机不动；

4)、判断3-32um颗粒含量，如果3-32um颗粒含量高，则磨尾风机转速已达下限，选粉机转速已达下限，主排风机上升；如果3-32um颗粒含量正常，则主排风机不动；如果3-32um颗粒含量低，则磨尾风机转速已达下限，选粉机转速已达上限，主排风机下降。

7.根据权利要求4所述的一种水泥联合半终粉磨优化控制方法，其特征是，PPD参数辨识器的结构为：

式中，为水泥磨系统的模型输出，k_c为增益系数。

8.根据权利要求4所述的一种水泥联合半终粉磨优化控制方法，其特征是，计算伪偏导数φ(k)的估计值具体包括：

1)、考虑如下控制准则函数：

$J\left(\mathrm{\φ}\right(k+1\left)\right)=|y(k+1)-y\left(k\right)-\mathrm{\φ}(k+1)\mathrm{\Δ}u\left(k\right){|}^2+\mathrm{\μ}|\mathrm{\φ}(k+1)-\widehat{\mathrm{\φ}}\left(k\right){|}^2;$

2)、得伪偏导数φ(k+1)的估计值

$\widehat{\mathrm{\φ}}(k+1)=\widehat{\mathrm{\φ}}\left(k\right)+\mathrm{\Δ}u\left(k\right)\mathrm{\Γ}\left(k\right)\left(e_c\right(k+1)-e_c(k\left)\right);$

其中，μ＞0为权值因子；为正常数；η∈(0,1]为步长因子。

9.根据权利要求4所述的一种水泥联合半终粉磨优化控制方法，其特征是，系统的输入量具体计算过程包括：

1)、系统的控制误差为:e(k)＝y_s(k)－y(k)；

2)、定义：

3)、考虑控制准则函数：J(k)＝1/2e²(k)；使得：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{K}_p=-\mathrm{\η}\frac{\∂J}{\∂K_p}=-\mathrm{\η}\frac{\∂J}{\∂y}\frac{\∂y}{\∂u}\frac{\∂u}{\∂K_p}=-\mathrm{\η}e\left(k\right)\frac{\∂y}{\∂u}{x}_1\\ {\mathrm{\ΔK}}_i=-\mathrm{\η}\frac{\∂J}{\∂K_i}=-\mathrm{\η}\frac{\∂J}{\∂y}\frac{\∂y}{\∂u}\frac{\∂u}{\∂K_i}=-\mathrm{\η}e\left(k\right)\frac{\∂y}{\∂u}{x}_2\\ \mathrm{\Δ}{K}_d=-\mathrm{\η}\frac{\∂J}{\∂K_d}=-\mathrm{\η}\frac{\∂J}{\∂y}\frac{\∂y}{\∂u}\frac{\∂u}{\∂K_d}=-\mathrm{\η}e\left(k\right)\frac{\∂y}{\∂u}{x}_3\end{array}\right.;$

其中，

4)、得出输入量：u(k)＝u(k－1)+K_px₁+K_ix₂+K_dx₃。