高炉是一个多变量、大滞后、非线性、大噪声的系统,影响高炉运行的因素非常多,测量困难。而保持良好合理的炉温是高炉生产稳定运行的关键因素之一,是实现高炉长寿、高产、优质、低耗的直接保证。炉温过高会使焦比升高并使铁产量降低,并且导致发生炉况故障;炉温过低会使炉内反应热量不足甚至导致高炉事故发生。因此,如何正确选择炉温并维持炉温的稳定对于高炉炼铁生产具有重要意义,如何对高炉炉温进行预测控制成为高炉过程控制的核心。本文在查阅了大量国内外相关文献的基础上,首先介绍了高炉炉温控制的发展,接着对高炉炉温控制进行深入分析以及对动态矩阵算法和阶梯式控制的研究,同时充分考虑高炉炼铁过程中不确定性因素的影响,提出了针对一类高炉炉温的不确定阶梯式动态矩阵预测控制算法。本文算法继承了传统动态矩阵预测控制算法的特点:建立以喷煤量、鼓风量和冷却水水流量为控制输入量,温度为输出量的预测模型,并利用预测模型得到系统未来的预测输出。然后,比较观测值和预测模型输出值之间的误差进行反馈校正,再与参考温度值进行比较,得出最优控制律,进行滚动优化。同时,本文算法在高炉炉温控制系统中引入阶梯式控制来求解出最优控制量,避免动态矩阵预测控制算法中复杂的矩阵运算。最后,由于高炉炼铁过程中的不确定性因素的影响的存在,为了保证在求解最优控制律时有解,引入容许控制集,并在容许控制集内,调节不确定性参数,使得温度预测输出值的误差范围在±5°C内。通过仿真研究,验证了本文采用的算法能对当前炉温的发展做出正确的预测,控制稳定性好,是一种提高高炉炉温控制精度的有效方法。另外,还介绍了高炉炉温控制系统的人机交互界面及其实现的功能。………….
