无钟高炉料线深度调节的数据驱动PID控制器设计方法

摘要

本发明针对无钟高炉料线深度调节的数据驱动PID控制器设计方法，属于高炉炼铁自动化控制领域。主要内容如下：1）基于炉顶测温数据，设计一个能反映炉温的综合温度指标，并在此基础上设计PID控制规则；2）构造数据库中数据形式，使用传统方法进行PID参数整定，建立数据驱动的基础数据库；3）计算目标信息向量（控制目标）与数据库中信息向量的距离，选择邻元素：4）对选出的邻元素所对应的PID参数进行最优加权求和，得到对于目标信息向量的PID参数，并将其用于实际系统控制；5）对4）中得到的PID参数进行有向学修正，将修正后的PID参数存储进数据库中；6）去除数据库中冗余数据组。

主权项

一种无钟高炉料线深度调节的数据驱动PID控制器设计方法，其特征在于，所述方法如下：（1）综合炉顶温度指标的建立及PID控制规则（1.1）根据高炉中十字测温装置，其有四条支臂，每条支臂上有四个点，中间有一个点，共有十七个点，设表示在第个点的第个周期内的平均温度，这里一个周期表示一批料的开始时刻到下批料开始的前一时刻；为了控制炉顶温度进而改善煤气流分布，我们将设置一个能反映炉顶温度的综合温度高低指标，且式中为对应雷达点温度，为权值，；（1.2）设为当前周期的期望温度，为系统控制误差；设置时变参数的PID控制规则：式中，为当前周期的料线深度，为差分算子，即，、和分别为当前时刻积分增益、比例增益和微分增益，为当前周期综合温度指标；（2）建立基础数据库基础数据库形式如下：式中，为信息向量；，为系统阶数，为PID参数，为当前周期数据库中数据组个数，初始基础数据库中数据组个数；在建立数据库过程中由一般PID参数整定方法得到；（3）计算距离与选择邻元素对于一个目标向量控制目标，采用计算目标向量与数据库中每个元素信息向量的距离：其中，表示当前周期目标向量的第个元素，表示数据库中第个信息向量的第个元素，表示数据库中所有信息向量的第个元素中最大的元素，表示数据库中所有信息向量的第个元素中最小的元素；然后，从数据库中选出组与目标向量距离最小的信息向量；（4）计算PID参数对选出的组数据库中信息向量对应的PID参数进行加权求和处理：，其中，；计算得到的PID参数，直接传给PID控制器下一个周期即第个周期的料线深度调节；（5）PID参数修正在PID参数进行料线调节无法达到控制要求时，则需要对PID参数进行学习修正，使控制误差能够不断变小；这里，我们采用最速下降法PID参数修正：，其中，为学习率，为误差准则定义为，；进一步分析，我们可得到其中，为新的学习率，这样，我们就得到一组新的对应目标向量的PID参数；（6）去除数据库冗余数据对于数据库中的数据，需要同时满足以下两个条件，有一条不满足时，数据组将被去除：，其中，代表；对于上面选出的组数据不加以判断,认为符合要求。