TRT高炉顶压控制布料过程反馈控制仿真方法及系统

摘要

本发明提供一种TRT高炉顶压控制布料过程反馈控制仿真方法，包括步骤：1）针对TRT系统各组成部分，分别建立各部件类仿真模块，并为各部件类仿真模块编辑和设计参数、接口；2）通过各部件类仿真模块的接口将部件类仿真模块按实际TRT系统进行连接，并调节各参数使系统达到稳态；3）分析实际TRT系统布料过程的特点和控制方法，增加布料干扰模块和PID反馈控制模块，布料干扰模块用于仿真布料过程对高炉顶压的影响，PID反馈控制模块用于仿真对静叶的控制；4）设置系统仿真参数，进行仿真运算。通过对高炉布料过程建立仿真系统，在仿真系统中进行调试，确定更为合理的控制方案，避免直接在线测试不同的控制方案对高炉的正常产生的影响。

主权项

1.一种TRT高炉顶压控制布料过程反馈控制仿真方法，其特征在于：它包括以下步骤：1）针对TRT系统的各组成部分，分别建立各部件类仿真模块，并为各部件类仿真模块编辑和设计参数、接口；2）通过各部件类仿真模块的接口将部件类仿真模块按实际TRT系统进行连接，并调节各模块参数使系统达到稳态；3）分析实际TRT系统布料过程的特点和控制方法，增加2个程序类仿真模块，分别为布料干扰模块和PID反馈控制模块；布料干扰模块用于仿真布料过程对高炉顶压的影响；PID反馈控制模块用于仿真实际PLC控制器对静叶的控制；其中PID反馈控制模块将顶压设定值r(t)与反馈值c(t)进行比较构成控制偏差e(t)：e(t)=r(t)-c(t)    （1），再将控制偏差e(t)按比例、微分、积分运算后通过线性组合构成控制量u(t)：$u\left(t\right)=k_p*e\left(t\right)+\frac{1}{T_i}{\int }_0^{t}e\left(t\right)\mathrm{dt}+T_d*\frac{\mathrm{de}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}---\left(2\right),$式（2）中，u(t)为控制量，k_p为比例控制增益，T_i为积分时间常数，T_d为微分时间常数，t为时间；4）设置系统仿真参数，进行仿真运算；所述步骤1）中的部件类仿真模块包括：边界A：为第一定压节点，模拟进入高炉的热风的压力；管道A：包括a节管道，每节管道包括一个固定开度的阀门和一个容器；高炉模型：包括上容器和下容器，上容器和下容器之间由第一调节阀连接；设置第一调节阀的初始开度，且第一调节阀的开度由所述的布料干扰模块控制；管道B：包括b节管道，每节管道包括一个固定开度的阀门和一个容器；静叶：包括第二调节阀，第二调节阀的开度由所述的PID反馈控制模块输出的控制量u(t)控制；边界B：为第二定压节点，模拟经过静叶之后的管网煤气压力；边界A、管道A、高炉模型、管道B、静叶和边界B顺次连接；PID反馈控制模块中的顶压设定值r(t)由工艺专业确定；反馈值c(t)为实际所测得高炉顶压值，即高炉模型中上容器压力值；在具体的模块设计时，对于容器的设计：容器为圆柱形，其直径为D，高度为L，该容器设计有两个接口，一个进口F_left，一个出口F_right，用于前后连接，每个接口内部均包含两个变量，流量q和压力p，该接口在与前后模块连接时自动产生连接方程；容器模型内部具有如下方程：1）进出口压力相等：F_left.p=F_right.p；2）进出口流量差等于容器内压力的变化量$F_{\mathrm{left}}·q+F_{\mathrm{right}}·q=F_{\mathrm{right}}·p^{\prime }\times \pi \times {\left(\frac{D}{2}\right)}^2\times L;$上式中，F_left.p为进口压力，F_right.p为出口压力，F_left.q为进口流量，F_right.q为出口流量，F_right.p′为容器内压力差。