奎炼
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摘要：随着我国社会不断发展，对于工业生产的需求也不断提升。轧钢加热作为钢材生产最为重要的环节，对钢坯的质量产生了决定性的影响。本文将针对轧钢加热炉双模糊控制器设计各项环节进行详细分析，其目的是研究出双模糊控制系统在轧钢加热炉当中的实际运用效率。
关键词：轧钢加热炉；PID；双模糊控制
1、引言：
轧钢加热炉作为钢坯加热的重要设备，直接决定着钢坯质量。钢坯预热、加热、等温等工作都是一次性完成的，离不开轧钢加热炉的保障。但是轧钢加热炉在实际开展运转的过程中，自身存在较大的惯性，并且还具备纯滞后、多变量、时变参数复杂等诸多现象。轧钢加热炉自身的工作运转机理复杂，当中存在诸多的不确定性因素。由于轧钢加热炉自身具备复杂性，所以无法运用专业的数学模型来精准表达。纵观当前诸多钢铁企业来说，很多年煤气管网压力的煤气热值剧烈波动，并且加热炉内的钢坯温度分布不均匀，某些炉内热工参数也难以测量。并且由于轧钢加热炉内容相对较大，并且干扰因素也相对较多，导致采用一般的温度PID控制难易投入运行，只能通过人工进行手动操作。这样的形式必然会导致热温度波动过大造成燃烧不稳定的现象，导致轧钢加热炉温度难以控制的现象。但是随着我国科技技术的不断发展和进步，神经网络、模糊控制、专业系统、自适应控制系统等内容的出现，为我国轧钢加热炉的温度控制打下了良好的基础，可以有效针对传统难以把控的内容进行全面把控。模糊逻辑控制技术，可以有效的通过人工控制所获取的经验，有效的将人工经验想转变成控制规则。加热炉温控制当中的模糊控制器设计，包含了模糊化、模糊推理、模糊决算等各个过程。将模糊控制的其他技术与轧钢加热炉温度控制进行紧密融合，可以最大程度上避免传统轧钢加热炉温度难易控制的现象。将模糊控制同比例控制、PID控制等内容紧密结合，分区控制策略，并且通过模糊调整PID参数。当前我国轧钢加热炉的当中所采用的模糊控制、专家控制等内容，最终输出量是空气流量以及煤气流量设定值，流量的闭环控制依旧需要传统的PID控制器来实现，从而切实有效的控制了轧钢加热炉温度。
2、轧钢加热炉双模糊控制器设计
想要有效的针对轧钢加热炉温度开展把控，就应该科学合理的设计轧钢加热炉双模糊控制器。传统轧钢加热炉温度控制形式，一般都是结合炉温偏差以及煤气、空气等各项内容，通过PID的手段开展双交叉限幅控制的手段进行控制【1】。但是由于在轧钢加热炉燃烧的过程中所涉及到的内容非常复杂，传统的手段对轧钢加热炉温度的控制能力较大，若煤气值突然增长或者降低，那么炉温变化也会相对缓慢。在此基础之上，单模糊控制器对阶跃相应工作具有上升快、过渡时间相对较慢的现象。单模糊控制器对阶跃响应的速度也非常快，其过渡时间也非常短，对参数变化敏感度也相对较低。并且单模糊控制器对参数变化不敏感，即使在缺乏被控系统精准模型的基础上，也可以实现对轧钢加热炉温度参数的把控。
在实际开展结构设计的过程中，应该在轧钢加热炉燃烧过程温差相对较小时，针对温度的起伏差异进行及时把控，若轧钢加热炉燃烧过程温度差相对较大，应该保障及时的把控温度升降变化效率【2】。两个想要求是相互矛盾的，并且往往会存在不同时间区域当中。若按照快速升温和降温的模式进行模糊控制器设计，那么在针对温差较小时间区域的轧钢加热炉燃烧过程温度把控，则会出现超调或者振荡的现象，直接造成控制效果较差的现象【3】。在实际开展模糊控制器设计的过程中，应该严格的结合轧钢加热炉燃烧的实际情况并且集合不同时间区域轧钢加热炉燃烧温度规则和趋势，科学合理的生成双模糊控制规则表，最大程度上展现出模糊控制器的优势，满足轧钢加热炉燃烧温度控制偏差时大、速度变化快、精确控制等实际需求。在设计双模糊控制器时，应该严格按照图2系统结构进行合理设计。
图2（双模糊控制系统结构图）
通过实验表明，在开展双模糊系统设计的过程，正态分布函数描述人进行的控制活动时的模糊概念是最为适应双模糊系统设计的【4】。并且各个模糊子集的隶属函数一般都是采用正态分布函数的手段进行设计的，对于温度控制这类消除误差系统，一般是通过总结专家自身经验，结合轧钢加热炉燃烧的实际情况，科学合理的对于温度控制。模糊控制器的输入和的输出特性等效于多值继电器特征，为了保障其良好特征性能，采用该类控制的系统有可能获得良好动态特征。为了改善模糊控制器的稳定性能、消除震荡的现象，往往会在模糊控制器当中引入积分器【5】。本文所提及的积分器是将比例积分器与模糊控制器进行并联，比例积分器对未模糊化处理的偏差信号进行积分，再与模糊控制器的输出进行叠加，形成总控制作用。因为偏差是连续变化的，所以比例积分控制作用也是连续的，所以控制器的输出也不再具有继电器的特征。此种手段可以有效的增强模糊控制器实际运行的稳定性、降低消除极限环振荡的现象。
应用实例分析
为了切实有效的检验出双模糊控制系统在轧钢加热炉燃烧过程的控制效用，本文将针对VB6.0基础上的双模糊控制系统进行开发。并且为了有效强化软件与集散控制系统的无缝继承，在双模糊控制系统当中运用OPC接口来开展存取集散控制数据。在双模糊控制系统在轧钢加热炉燃烧过程的实际控制运用的过程中，加热段采用常规PID控制方法的炉温曲线如图3所示。
图3（上加热段炉温曲线）
结合图3的内容所示，可以发现在5min处加设定值阶跃，在15min处家煤气热值扰动。在实际开展工业试验当中明确的展现出了，使用具有比例积分矫正环节双模糊空方法，上加热段炉温对象负荷跟踪速度也相对较快，并且其抗干扰能力也相对较强【6】。在轧钢加热炉燃烧过程当中，其抗干扰能力非常强并且对炉温并未产生诸多影响，甚至取得了相对较好的控制精度，能够有效满足轧钢生产的实际需求。
结束语
总而言之，轧钢加热炉作为钢坯加热的重要设备，对工厂生产产生了直接的影响。随着我国工业生产的不断发展和进步，想要切实满足当前生产需求，就应该切实的保障轧钢加热炉的高效运行。由于轧钢加热炉是焦炉煤气，受煤气热值频繁波动的影响，这也直接造成了轧钢加热炉的加热温度、加热质量不稳定的现象。积极的结合轧钢加热炉实际加热情况，科学合理的利用模糊控制改造轧钢加热炉其效果明显，可以有效改善轧钢加热炉运行的质量和水平，有效展现出了轧钢加热炉的优势，满足了当前轧钢加热炉的工艺和要求，促进了工业生产效率。
参考文献：
[1]耿欣，牛洪海，陈俊.轧钢加热炉燃烧优化控制系统的设计与应用[C]//中国计量协会冶金分会2018年会.0.
[2]郑自链.模糊控制在立推式铝板锭加热炉中的实现[J].装备制造技术，2018，No.282（06）：178-181+213.
[3]张志霞，夏聆智，王永刚，etal.基于专家模糊PID控制的生物炭炭化炉的研究[J].农机化研究，2017（2）.
[4]贾华，刘香.基于PLC的加热炉温度控制系统的研究[J].包头职业技术学院学报，2017（1）.