本發(fā)明涉及一種人工智能控制方法，更具體的涉及中水泥生產(chǎn)工藝中篦冷機(jī)的人工智能控制方法。

背景技術(shù)：

水泥行業(yè)屬于基礎(chǔ)工業(yè)，產(chǎn)量大能耗高。中國的水泥行業(yè)目前處于嚴(yán)重過剩的狀況，所以節(jié)能、降本成了行業(yè)的首要關(guān)注的重點(diǎn)。相對(duì)于其他行業(yè)，水泥行業(yè)的自動(dòng)化裝備程度較高，但是在自動(dòng)控制上，由于水泥工藝大滯后、多因素的特點(diǎn)，造成自動(dòng)控制的使用層次較低，在重要的回路，基本以手工控制為主。

按照行業(yè)內(nèi)的普遍觀點(diǎn)，平穩(wěn)的燒成狀況，對(duì)于提高產(chǎn)量、穩(wěn)定質(zhì)量、降低能耗有關(guān)鍵的作用。在燒成系統(tǒng)中，篦冷機(jī)的主要作用是冷卻孰料并提供盡可能多的熱量回收。在篦冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，為了保證篦冷機(jī)的高效、穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，最重要的是料層厚度的控制，按照工藝的要求，平穩(wěn)的料層厚度，有助于穩(wěn)定窯內(nèi)的熱工平衡，平穩(wěn)的料層厚度，也有利于熱量回收和能耗降低。目前，篦冷機(jī)的自動(dòng)控制僅僅局限于時(shí)序控制，比如密封閥的定時(shí)控制等。這些控制屬于設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的部分，并非燒成工藝的關(guān)鍵，而關(guān)鍵部分，篦冷機(jī)的料層厚度控制，并沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，主要靠操作工手工控制，在正常情況下，操作工大約5～10分鐘進(jìn)行一次操作，主要通過篦速的控制，進(jìn)行調(diào)整，這就導(dǎo)致調(diào)整不及時(shí)，容易出錯(cuò)，從而影響篦冷機(jī)的料層厚度均衡，導(dǎo)致窯內(nèi)的熱工不平衡，不利于熱量回收和能耗降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種保證篦冷機(jī)的料層厚度均衡、調(diào)整及時(shí)不出錯(cuò)的水泥生產(chǎn)工藝中篦冷機(jī)的人工智能控制方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述一種水泥生產(chǎn)工藝中篦冷機(jī)的人工智能控制方法，按如下步驟進(jìn)行：

S1、實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)機(jī)出口壓力變化量E和風(fēng)機(jī)出口壓力變化速率EC；

S2、將檢測(cè)到的風(fēng)機(jī)出口壓力變化量E和壓力的變化速率EC模糊化轉(zhuǎn)化為模糊量，轉(zhuǎn)化的隸屬度函數(shù)采用三角形，壓力變化量E模糊量形成的模糊子集合定義為5級(jí)，分別為NBe、NSe、ZOe、PSe、PBe，變化速率EC模糊量形成的模糊子集合定位為5級(jí)，分別為NBc、NSc、ZOc、PSc、PBc；

S3、采用模糊矩陣的方式定義知識(shí)庫，知識(shí)庫定義了檢測(cè)到的風(fēng)機(jī)出口壓力變化量E對(duì)應(yīng)的模糊量、其變化速率EC對(duì)應(yīng)的模糊量和模糊控制訊號(hào)U1的變化量對(duì)應(yīng)的模糊量的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中，模糊控制訊號(hào)U1的變化量的模糊量形成的模糊子集合定義為5級(jí)，分別為：NBu、NSu、ZOu、PSu、PBu；

S4、根據(jù)實(shí)際檢測(cè)到的風(fēng)機(jī)出口壓力變化量E對(duì)應(yīng)的模糊量和其變化速率EC對(duì)應(yīng)的模糊量，采用查表的方式在模糊矩陣中選擇相應(yīng)的模糊控制訊號(hào)U1的變化量對(duì)應(yīng)的模糊量；

S5、將得到的模糊控制訊號(hào)U1的變化量對(duì)應(yīng)的模糊量進(jìn)行反模糊化得到實(shí)際的篦床速度U的變化量，輸出給篦冷機(jī)的動(dòng)作控制器。

本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步限定為，步驟S1中，檢測(cè)風(fēng)機(jī)出口壓力的方式為：在風(fēng)機(jī)出口設(shè)置壓力傳感器進(jìn)行檢測(cè)。

進(jìn)一步地，步驟S3中子集定位為5級(jí)對(duì)應(yīng)的隸屬度函數(shù)分別為：

PB:

PS:

ZO:

NS:

NB:

其中，上述函數(shù)中，x即為。

進(jìn)一步地，步驟S3中知識(shí)庫的矩陣如下表所示：

有益效果：本發(fā)明提供的一種水泥生產(chǎn)工藝中篦冷機(jī)的人工智能控制方法，通過人工智能的方法，根據(jù)風(fēng)機(jī)的壓力變化，實(shí)時(shí)調(diào)整篦冷機(jī)的篦速，通過控制篦冷機(jī)的篦速實(shí)現(xiàn)對(duì)篦冷機(jī)的料層厚度的調(diào)整與控制，保證料層厚度的穩(wěn)定性，從而保證篦冷機(jī)的高效、穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，穩(wěn)定窯內(nèi)的熱工平衡，有利于熱量回收和能耗降低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種水泥生產(chǎn)工藝中篦冷機(jī)的人工智能控制方法的模型圖；

圖2為本發(fā)明提供的一種水泥生產(chǎn)工藝中篦冷機(jī)的人工智能控制方法中模糊化子集轉(zhuǎn)化中隸屬度函數(shù)圖；

圖3為某企業(yè)日產(chǎn)2500噸孰料的水泥生產(chǎn)線采用人工控制時(shí)風(fēng)機(jī)風(fēng)口的壓力變化曲線；

圖4為某企業(yè)日產(chǎn)2500噸孰料的水泥生產(chǎn)線采用本發(fā)明控制方法時(shí)風(fēng)機(jī)風(fēng)口的壓力變化曲線和篦床篦速曲線。

具體實(shí)施方式

下面通過附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。

實(shí)施例1：本實(shí)施例提供一種水泥生產(chǎn)工藝中篦冷機(jī)的人工智能控制方法，一般來說，常規(guī)的控制算法都采用PID算法，即比例、微分、積分的辦法。但是，經(jīng)典的PID算法對(duì)于水泥工藝大滯后、多因素的特點(diǎn)，顯得無能為力，在篦冷機(jī)控制上也是同樣的特點(diǎn)。因此，本實(shí)施例中采用了人工智能的算法來實(shí)現(xiàn)控制。

人工智能可用的算法很多，選擇一個(gè)有效的算法很重要。篦冷機(jī)的料層厚度取決于回轉(zhuǎn)窯的生產(chǎn)情況，但是，由于窯內(nèi)的狀況缺乏有效的傳感器，無法預(yù)知來料的情況。篦冷機(jī)的種類很多，每條生產(chǎn)線的情況都不同，因此建立一個(gè)有效的模型，變得相當(dāng)復(fù)雜。因此，我們選擇了模糊控制對(duì)篦冷機(jī)進(jìn)行控制。

模糊控制器包括四部分：(1)模糊化。主要作用是選定模糊控制器的輸入量，并將其轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)可識(shí)別的模糊量，具體包含以下三步：第一，對(duì)輸入量進(jìn)行滿足模糊控制需求的處理；第二，對(duì)輸入量進(jìn)行尺度變換；第三，確定各輸入量的模糊語言取值和相應(yīng)的隸屬度函數(shù)。(2)規(guī)則庫。根據(jù)人類專家的經(jīng)驗(yàn)建立模糊規(guī)則庫。模糊規(guī)則庫包含眾多控制規(guī)則，是從實(shí)際控制經(jīng)驗(yàn)過渡到模糊控制器的關(guān)鍵步驟。(3)模糊推理。主要實(shí)現(xiàn)基于知識(shí)的推理決策。(4)解模糊。主要作用是將推理得到的控制量轉(zhuǎn)化為控制輸出。

本實(shí)施例采用的模糊控制的模型圖如圖1所示，控制方法按如下步驟進(jìn)行：

S1、定義變量，在風(fēng)機(jī)出口設(shè)置壓力傳感器進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)機(jī)出口壓力變化量E和風(fēng)機(jī)出口壓力變化速率EC。

風(fēng)機(jī)安裝在篦冷機(jī)的下方，當(dāng)篦冷機(jī)的篦速增加的時(shí)候風(fēng)機(jī)壓力會(huì)變小，篦速減小的時(shí)候風(fēng)機(jī)壓力會(huì)變大，因此，本實(shí)施例實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)出口的壓力，做為調(diào)整篦冷機(jī)篦速調(diào)整的參照。

S2、模糊化，將檢測(cè)到的風(fēng)機(jī)出口壓力變化量E和壓力的變化速率EC模糊化轉(zhuǎn)化為模糊量，轉(zhuǎn)化的隸屬度函數(shù)采用三角形，壓力變化量E模糊量形成的模糊子集合定義為5級(jí)，分別為NBe、NSe、ZOe、PSe、PBe，變化速率EC模糊量形成的模糊子集合定位為5級(jí)，分別為NBc、NSc、ZOc、PSc、PBc。隸屬函數(shù)圖如圖2所示，具體函數(shù)分別為：

PB:

PS:

ZO:

NS:

NB:

其中，上述函數(shù)中，x即為壓力變化量E和壓力變化速率EC的量化后的量化等級(jí)，F(xiàn)(x)為隸屬度。

本實(shí)施例中，壓力變化量E對(duì)應(yīng)的模糊子集合的定義方式為：-500～-300為NBe，-300～-100為NSe，-100～100為ZOe，100～300為PSe，300～500為PBe。

壓力變化速率EC對(duì)應(yīng)的模糊子集合的定義方式為：-15～-9為NBc，-9～-3為NSc，-3～3為ZOc，3～9為PSc，9～15為PBc。

此定義方式是人工長期總結(jié)出來的，憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，根據(jù)不同的場(chǎng)合可以做相應(yīng)的調(diào)整，下面的模糊控制訊號(hào)U1的變化量對(duì)應(yīng)的模糊子集合的定義方式也是如此。

S3、知識(shí)庫，包括數(shù)據(jù)庫(data base)與規(guī)則庫(rule base)兩部分，其中數(shù)據(jù)庫提供處理模糊數(shù)據(jù)的相關(guān)定義；而規(guī)則庫則藉由一群語言控制規(guī)則描述控制目標(biāo)和策略。本實(shí)施例，采用模糊矩陣的方式定義知識(shí)庫，知識(shí)庫定義了檢測(cè)到的風(fēng)機(jī)出口壓力變化量E對(duì)應(yīng)的模糊量、其變化速率EC對(duì)應(yīng)的模糊量和模糊控制訊號(hào)U1的變化量對(duì)應(yīng)的模糊量的相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中，模糊控制訊號(hào)U1的變化量的模糊量形成的模糊子集合定義為5級(jí)，分別為：NBu、NSu、ZOu、PSu、PBu。知識(shí)庫的矩陣如下表所示：

本實(shí)施例中，模糊控制訊號(hào)U1的變化量對(duì)應(yīng)的模糊子集合的定義方式為：NBu＝-0.4，NSu＝-0.2，ZOu＝0，PSu＝0.2，PBu＝0.4。

S4、邏輯判斷，根據(jù)實(shí)際檢測(cè)到的風(fēng)機(jī)出口壓力變化量E對(duì)應(yīng)的模糊量和其變化速率EC對(duì)應(yīng)的模糊量，采用查表的方式在模糊矩陣中選擇相應(yīng)的模糊控制訊號(hào)U1的變化量對(duì)應(yīng)的模糊量。

本實(shí)施例中，實(shí)際檢測(cè)到的壓力變化量E為-200，則壓力變化量E對(duì)應(yīng)的模糊量為，NSe；實(shí)際檢測(cè)到的壓力變化速率EC為5時(shí)，則壓力變化速率EC對(duì)應(yīng)的模糊量為PSc，在步驟S3中的知識(shí)庫矩陣表中查表可得，模糊控制訊號(hào)U1的變化量對(duì)應(yīng)的模糊量為ZOu。

S5、反模糊化，將得到的模糊控制訊號(hào)U1的變化量對(duì)應(yīng)的模糊量進(jìn)行反模糊化得到實(shí)際的篦床速度U的變化量，輸出給篦冷機(jī)的動(dòng)作控制器。

本實(shí)施例中，得到的模糊控制訊號(hào)U1的變化量對(duì)應(yīng)的模糊量為ZOu，根據(jù)模糊控制訊號(hào)U1的變化量對(duì)應(yīng)的模糊子集合進(jìn)行反模糊化，得到實(shí)際的篦床速度U的變化量為0，則將此數(shù)據(jù)輸出給篦冷機(jī)的動(dòng)作控制器，從而調(diào)節(jié)篦冷機(jī)的篦床速度。

通過控制篦床速度U，實(shí)現(xiàn)對(duì)篦冷機(jī)的料層厚度的調(diào)整與控制，保證料層厚度的穩(wěn)定性。

本實(shí)施例的控制方法選擇了某企業(yè)日產(chǎn)2500噸孰料的水泥生產(chǎn)線，經(jīng)過1個(gè)月的調(diào)試，獲得了基本滿意的結(jié)果，目前在持續(xù)使用，圖3為企業(yè)未選擇本控制方法時(shí)，通過人工控制的風(fēng)機(jī)出口的壓力變化；圖4為企業(yè)采用了本本質(zhì)方法后的變化，其中，曲線1為風(fēng)機(jī)出口壓力曲線；曲線2為篦床篦速曲線。通過圖3和圖4可以直觀的得出結(jié)論，自動(dòng)控制系統(tǒng)由于調(diào)整及時(shí)直接，壓力的波動(dòng)較小，料層的厚度穩(wěn)定，優(yōu)于人工控制。

如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對(duì)本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。