鋼包爐配料PSO-BP-PID控制研究
關(guān)鍵字:應(yīng)用
摘 要:針對(duì)鋼包精煉爐配料加料過(guò)程的慣性、時(shí)滯、非線(xiàn)性等控制特性,設(shè)計(jì)了一種基于微粒群優(yōu)化算法(PSO)、誤差反向傳播(BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及比例-積分-微分(PID) 的復(fù)合控制算法PSO-BP-PID,并將該復(fù)合算法應(yīng)用于150t鋼包精煉爐配料稱(chēng)重控制系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)配料稱(chēng)重過(guò)程的智能控制。PSO-BP-PID算法利用微粒群優(yōu)化算法的全局尋優(yōu)特性,優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始權(quán)值以提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂性;采用經(jīng)微粒群算法優(yōu)化后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整PID參數(shù)。通過(guò)基于PSO和BP網(wǎng)絡(luò)的PID控制器實(shí)時(shí)控制鋼包精煉滬的配料過(guò)程。仿真實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,PSO-BP-PID算法的控制效果優(yōu)于單一PID算法的控制效果。采用PSO-BP-PID算法的鋼包爐配料系統(tǒng)后,明顯提高了配料精度,有效地解決了配料稱(chēng)重過(guò)程中速度與精度的矛盾。
關(guān) 鍵 詞:鋼包精煉爐;配料稱(chēng)重;微粒群優(yōu)化算法;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);PID控制
1 引 言
鋼包精煉爐[1,2]是鋼鐵生產(chǎn)中的主要設(shè)備之一。湖南湘潭鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼廠1990年采用了90t鋼包精煉爐,2009年新建了150t鋼包精煉爐。鋼包精煉爐的生產(chǎn)過(guò)程控制[3]采用分散控制方式,包括鋼包車(chē)行走、電極升降、供電[4]、冷卻水、加料(配料) 控制等。加料過(guò)程就是向鋼水中投入可控量的鐵合金及造渣料,以精確地控制鋼水的成分,對(duì)鋼種的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。PID控制是一種應(yīng)用廣泛的經(jīng)典控制算法。但常規(guī)PID控制器對(duì)于大時(shí)滯、復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的和不確定的非線(xiàn)性系統(tǒng),其控制效果不理想。實(shí)際應(yīng)用通常是將微粒群算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能算法與常規(guī)PID算法有機(jī)結(jié)合起來(lái),構(gòu)成復(fù)合算法[5],提高系統(tǒng)的控制性能。利用經(jīng)PSO算法優(yōu)化后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線(xiàn)調(diào)整PID參數(shù),構(gòu)成PSO-BP-PID控制算法,實(shí)時(shí)控制添加物料的品種和數(shù)量,有效減少加料誤差,精確控制鋼水成分,提高鋼水品質(zhì)。
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