一种用于顶吹系统的解耦控制方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及工业过程控制，具体涉及一种用于顶吹系统的解耦控制方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、在现代化工业生产中，对过程控制的要求越来越高，因此，对于一个生产装置，通常会设置多个控制回路，以稳定各个被控参数，各个被控参数均为变量。生产过程中，被控参数之间往往会发生相互耦合，相互影响，这种耦合构成了多输入—多输出耦合系统，由于被控参数之间存在耦合关系，导致系统的性能很差，因此对于被控参数耦合这种现象，需要通过控制的方式加以解决。但传统的单变量控制方法很难用于多输入多输出过程，原因是利用单变量控制方法控制其中一个被控参数时，与该被控参数耦合的其他被控参数会随着该被控参数的变化而变化，无法投入自动控制，尤其是对于含有明显时滞的过程，被控参数之间的耦合作用非常突出，会严重降低系统输出响应性能。

2、以用于顶吹氧枪的顶吹系统(该系统为双变量系统，属于多输入—多输出耦合系统)为例，氧气流量和氧气压力是该系统的两个变量(即被控参数)，二者之间存在着耦合关系。当氧气压力上升时，会使氧气流量上升，反之，当氧气流量下降时，会使氧气压力下降。目前，对于顶吹系统中两个变量的控制，大多都是采用传统的控制手段，即技术人员根据经验，手动控制存在耦合关系的变量。利用传统的控制手段控制变量，不仅大大增加了现场技术人员的工作量，使生产成本增加，而且由于是由技术人员主观判断、调整变量，导致对变量的控制效果不理想。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题为：现有的单变量控制方法无法实现同时控制双变量系统中两个具有耦合关系的变量，影响双变量系统性能，以及手动控制双变量系统的两个变量，对变量的控制效果不佳，增加了技术人员的工作量。为解决该技术问题，本发明提供了一种用于顶吹系统的解耦控制方法、系统、设备及介质。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种用于顶吹系统的解耦控制方法，包括：

4、步骤s1，实时获取顶吹系统中第一管道内的氧气压力数据，所述氧气压力数据表征所述第一管道内的氧气压力的数值；所述顶吹系统包括用于输送氧气的管道，所述管道包括第一管道、第二管道、第三管道和第四管道，所述第一管道的入口用于向所述第一管道内输入氧气，所述第二管道的入口、所述第三管道的入口均与所述第一管道的出口连接，所述第二管道的出口、所述第三管道的出口均与所述第四管道的入口连接；

5、步骤s2，根据所述氧气压力数据，实时调节所述第四管道内的氧气流量。

6、本发明的有益效果是：在顶吹系统正常工作过程中，根据实时获取到的氧气压力数据，正常调节管道内的氧气压力，根据实时获取到的氧气压力数据，调节第四管道内的氧气流量，解除了顶吹系统中氧气压力与氧气流量之间的双向关系，避免了管道内的氧气压力和氧气流量之间相互影响，从而解除了顶吹系统中氧气压力和氧气流量之间的耦合关系；通过解除顶吹系统中氧气压力和氧气流量之间的耦合关系，将顶吹系统中氧气压力和氧气流量之间的关系调整为单向关系，实现了对氧气压力和氧气流量的单独、自动控制，提高了对被控参数的控制效果，减少了人力成本，自动化程度高。

7、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

8、进一步，所述根据所述氧气压力数据，实时调节所述第四管道内的氧气流量，包括：

9、根据预设的流量临界值和预设的调节比例，确定第二氧气流量数据，根据所述第二氧气流量数据，实时调节所述第二管道内的氧气流量，所述第二氧气流量数据表征预期输入所述第二管道内的氧气流量的数值；

10、根据所述流量临界值、所述调节比例和所述氧气压力数据，确定第三氧气流量数据，根据所述第三氧气流量数据，实时调节所述第三管道内的氧气流量，所述第三氧气流量数据表征预期输入所述第三管道内的氧气流量的数值；

11、根据所述第二管道内的氧气流量和所述第三管道内的氧气流量，实时调节所述第四管道内的氧气流量。

12、采用上述进一步方案的有益效果是：根据实时获取的氧气压力数据，可实时调节第四管道内的氧气流量，解除了顶吹系统中氧气压力和氧气流量之间的耦合关系，实现了对氧气压力和氧气流量的单独、自动控制。

13、进一步，所述方法还包括：

14、实时获取温度数据和所述第一管道内的第一氧气流量数据，所述温度数据表征所述管道当前所在环境的温度的数值，所述第一氧气流量数据表征所述第一管道内的氧气流量的数值，所述氧气压力与所述氧气流量之间存在耦合关系；

15、所述根据所述氧气压力数据，实时调节所述第四管道内的氧气流量，包括：

16、根据预设的流量临界值和预设的调节比例，确定第二氧气流量数据，根据所述第二氧气流量数据，实时调节所述第二管道内的氧气流量，所述第二氧气流量数据表征预期输入所述第二管道内的氧气流量的数值；

17、根据所述流量临界值、所述调节比例和所述氧气压力数据，确定第三氧气流量数据；

18、根据所述温度数据、所述第一氧气流量数据和所述氧气压力数据对预期输入所述第四管道内的氧气流量进行温差补正，得到流量补正数据；

19、根据所述第三氧气流量数据和所述流量补正数据，确定目标氧气流量数据，根据所述目标氧气流量数据，实时调节所述第三管道内的氧气流量，所述目标氧气流量数据表征预期输入所述第三管道内的氧气流量的数值；

20、根据所述第二管道内的氧气流量和所述第三管道内的氧气流量，实时调节所述第四管道内的氧气流量。

21、采用上述进一步方案的有益效果是：温度影响气体压力，气体压力影响气体流量，本方法通过计算流量补正数据，以对输入第三管道的氧气流量进行温差补正，从而调整输入第四管道内的氧气流量，消除了管道所在环境的温度和管道内的氧气压力对氧气流量的影响。

22、进一步，所述根据所述流量临界值、所述调节比例和所述氧气压力数据，确定第三氧气流量数据，包括：

23、根据所述流量临界值和所述调节比例，确定第一流量数据；

24、根据当前时刻的所述氧气压力数据和所述当前时刻之前预设时间间隔获取的氧气压力数据，确定第二流量数据；

25、根据所述第一流量数据和所述第二流量数据，确定第三氧气流量数据。

26、进一步，所述根据当前时刻的所述氧气压力数据和所述当前时刻之前预设时间间隔获取的氧气压力数据，确定第二流量数据，包括：

27、将当前时刻的所述氧气压力数据和所述当前时刻之前预设时间间隔获取的氧气压力数据作差，得到压力反馈数据；

28、根据所述压力反馈数据，确定第二流量数据。

29、进一步，所述根据所述第一流量数据和所述第二流量数据，确定第三氧气流量数据，包括：

30、将所述第一流量数据和所述第二流量数据相加，得到第三氧气流量数据。

31、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种应用于上述所述的解耦控制方法的顶吹系统，包括：

32、管道，包括第一管道、第二管道、第三管道和第四管道，所述第一管道的入口用于向所述第一管道内输入氧气，所述第二管道的入口、所述第三管道的入口均与所述第一管道的出口连接，所述第二管道的出口、所述第三管道的出口均与所述第四管道的入口连接；

33、压力传感器，用于实时获取所述第一管道内的氧气压力数据，所述氧气压力数据表征所述第一管道内的氧气压力的数值；

34、第一流量调节阀，用于调节所述第二管道内的氧气流量；

35、第二流量调节阀，用于调节所述第三管道内的氧气流量；

36、plc控制单元，用于根据所述氧气压力数据，通过控制所述第一流量调节阀和所述第二流量调节阀，实时调节所述第四管道内的氧气流量。

37、本发明的有益效果是：在顶吹系统正常工作过程中，根据实时获取到的氧气压力数据，正常调节管道内的氧气压力，根据实时获取到的氧气压力数据，调节第四管道内的氧气流量，解除了顶吹系统中氧气压力与氧气流量之间的双向关系，避免了管道内的氧气压力和氧气流量之间相互影响，从而解除了顶吹系统中氧气压力和氧气流量之间的耦合关系；通过解除顶吹系统中氧气压力和氧气流量之间的耦合关系，将顶吹系统中氧气压力和氧气流量之间的关系调整为单向关系，实现了对氧气压力和氧气流量的单独、自动控制，提高了对被控参数的控制效果，减少了人力成本，自动化程度高。

38、进一步，所述系统还包括：

39、温度传感器，用于实时获取温度数据，所述温度数据表征所述管道当前所在环境的温度的数值；

40、流量传感器，用于实时获取所述第一管道内的第一氧气流量数据，所述第一氧气流量数据表征所述第一管道内的氧气流量的数值；

41、所述plc控制单元用于根据所述温度数据、所述第一氧气流量数据和所述氧气压力数据，通过控制所述第一流量调节阀和所述第二流量调节阀，实时调节所述第四管道内的氧气流量。

42、采用上述进一步方案的有益效果是：通过计算流量补正数据，以对输入第三管道的氧气流量进行温差补正，从而调整输入第四管道内的氧气流量，消除了管道所在环境的温度和管道内的氧气压力对氧气流量的影响。

43、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如前所述的用于顶吹系统的解耦控制方法。

44、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的用于顶吹系统的解耦控制方法。