中储式钢球磨制粉系统的优化控制

ｔ ｓ ｐ ｒ ｉ ｅ ｔ ｅ ｌ ｎ ｏ ｔ ｍ ｚｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｓ ｅ ｏ ｅ ｖ ｓ ｈ ｏ ｉ ｅ ｉ ｉ ｉ ｇ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ． ｕ ｎ ｐ ｏ
Ｓｃｎ ｌ ， ｔｅ ｖｎ ｅ ｉｄｓｒ ｐｏ ｅｓ ｒ ｌ ｅ ｈ ｉｕ ｉ ｅｏｄｙ ｈ ａ ａ ｃｄ ｕｔｙ ｃｓ ｃ ｎ ｏ ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ｓ ｄ ｎ ｒ ｏｔ
的思路在解决多 变量、 非线性、大延迟、 大惯性的工业生产过程是切实可
行，具一的会值经价· 的并有定社价和济值为一
关键 词：钢球磨煤机 ；控制 ；仿真模型 ；自适应； 自寻优
哈尔 滨工程大学硕士学位论文
Ａ ｓ ｒｃ ｂ ｔ ａｔ
Ｔ ｉ ｄ ｓｅｔｔｏ ｄ ｌ ｗ ｈ ｐ ｂｅ ｏ ｈ ｏ ｉ ｉｉｇ ｓｒ ａｉｎ ａ ｓ ｔ ｔｅ ｏ ｌｍ ｔ ｅ ｔｍｚｎ ａ ｄ ｈｓ ｉ ｅ ｉ ｈ ｒ ｆ ｐ ｎ ｃｎｒ ｌ ｃａ－ｕｖｒｚｎ ｓｓｅ ｗｔ ｔｅ ｌ ｍｌ． ｎｗ ｔｏ ｏ ｔｏ ｏ ｏｌｐｌｅ ｉｉｇ ｔｍ ｈ ｂ ｌ ｌ Ａ ｍ ｈｄ ｆ ｙ ｉ ｈ ａ ｉ ｅ ｅ ｉ ｐｏ ｏｅ ｔ ｓｌｅ ｅ ｉｔｎ ｐｏ ｌｍ ． ｓ ｐ ｓｄ ｏｖ ｔ ｅ ｓｉｇ ｂｅ ｓ ｒ ｏ ｈ ｘ ｒ Ｔ ｅ ｌ ｌ ｉｅｙ ｄ ｏｅ ｐ ｎ． ｓ ｏ ｈ ｍ ｔ ｍｌ ｉ ｗ ｄｌ ｕ ｅ ｉ ｐｗｒ ａｔ Ｉ ｉ ｏｅ ｔｅ ｓ ｈ ｂｌ ｉ ｓ ａ ｓ ｎ ｌ ｔ ｎ ｆ ｏ ｉｐｒａｔ ｓｓａｔ ｖ ｃｓ Ｉ ｉ ａｓ ｏｅ ｔｅ ｅｇ ｃｎｕｉｇ ｍｏｔｎ ａ ｉｔｎ ｄ ｉｅ ． ｓ ｏ ｏ ｈ ｅ ｒｙ ｓｍｎ ｓ ｅ ｔ ｌ ｎ ｆ ｎ ｏ ｄｖｃ ｓ ｗ ｉｈ ｋ ｓ ｔ ２％ ｔｅ ｔｌ ｎｕｐｉｎ ｔｅ ｗｒ ｅ ｉｅ ， ｃ ｔ ｅ ｕ ｏ ｏ ｈ ｔ ａ ｃ ｓｍ ｔｏ ｉ ｈ ｐ ｅ ｈ ａ ｐ ０ ｆ ｏ ｏ ｎ ｏ ｐａｔ Ｉ ａｌｎ ｔｍ ， ｅ ｌｒｅ ｍ ｄｌｙ ｎｎ ｉｅｒ ｏｅｔ， ｌｎ． ｇ ｅ ｄ ｔ ａｇ ｔ ｅ ａ， ｌｎａ ｐ ｐｒｙ ｎ ｏ ｉ ｕ ｏ ｉ ｅ ｏ ｒ ｓｒｎ ｃｕｌｄ ｌｉｖｒａｌ ａｄ ｍ －ａｙｎ ｏ ｔｅ ｄ ｌ ｈ ｔｏｇ ｐ ｅ ｍ ｔ－ ａｉｂｅ ｔ ｅｖｒｉｇ ｈ ｍ ｅ ， ｅ ｏ ｕ ｎ ｉ ｆ ｏ ｔ ｃａ－ｕｖｒｚｎ ｈ ｓ ｔ ａ ｉｅ ａ ｔｍ ｔｃ ｎｒ ｌ ｉｇ ｎｒ ｌ ｏｌｐｌｅ ｉｉｇ ｎ ｒ ｌｚｄ ｏ ａｉ ｃ ｔｏ ｕ ｎ ｇ ｅａ ａ ｏ ｅ ｕ ｏ ｓ ｅ ＰＤ ｎｒ ｌ ｏｓ Ｂｃｕｅ ｅ ａ－ｕｖｒｚｎ ｓｓｅ ｈ ｓ ｅ ｉ Ｉ ｃ ｔ ｏ ｌ ｐ． ａｓ ｔ ｃ ｌｐ ｌｅ ｉｉｇ ｔｍ ｂ ｎ ｏ ｏ ｅ ｈ ｏ ｙ ａ ｅ ｎ ａ ｎａ ｓａｅ ｉ ｌａｓ ｈｇｅ ｐｗ ｒ ｓｍ ｔｏ ， ｅ ｅｏｏ ｉ ｍ ｕ ｌ ｔ， ｅｄ ｔ ｉｈｒ ｅ ｃｎｕｐ ｉｎ ｌｗｒ ｎｍ ｃ ａ ｔ ｔ ｏ ｏ ｏ ｏ ｃ ｖ ｌｅ ｄ ａｉｒ ｒ ｉｇ ｔｎｉｙ ａｕ ａ ｈ ｖｅ ｗ ｋｎ ｉ ｅｓｔ． ｎ ｅ ｏ ｎ Ａｍ ｎ ａ ｔ ｓ ｂｅ， ｅ ｏ ｈ ｒｓａ ｃ ｏ ｂ ｌ ｌ ｏ ｔ ｉ ｐｏｌｍ ｂｓｄ ｔ ｅ ｅｒｈ ４ ｌ ｍ ｌｓ ｉｉｇ ｈ ｒ ａ ｎ ｅ ｆ ａ ｉ ｆ ３ＯＷ ｓｍ ｄｍｓ ｉ ｐｗ ｒ ａｔ ｔｅ ｔｍ ｚｔｏ ｃｎｒｌ ｓｅ ０Ｍ ｉ ｏｅ ｅｔｃ ｅ ｐ ｎ， ｏ ｉｉａ ｉｎ ｔｏ ｓ ｔｍ ｎ ｏ ｏ ｌ ｈ ｐ ｏ ｙ
为研究对象， 设计了以 高性能工控机为 硬件平台、 以Ｗｉ ００ ｆｓｉｎｌ ｎ ０ Ｐｏｅｓｏａ ２ ｒ 为操作系统、 Ｆ００ 以Ａ２０ 为仿真控制平台的 优化控制系统， 实现了该制粉系
统的 自动控制和优化运行 。 本文首先对制粉系统 的结构 进行了介绍 ，分析 了影响制粉 系统最 佳运 行的因素 ，引入 了以系统 出力模 型和热平衡模型为基础的在线仿 真模 型 。 在线仿真模型通过 实时采集现场 数据，以最大 出力为 目标 ，不 断的修 正输
哈尔滨 ｝ ＿ 程大学硕十学位论文
包括控 制算法的在线调 整 。在传统 的控制方法 中，往往是针 对某个控 制点
设 计固定的控制回路。而在线决策 控制中， 对同 一个控制点对应多 个控制
回路 ，每个控制回路都 可 以单独 工作 ，并达到不 同的控制 效果 。在线 优化 控制软件通 过 自学 习算法 对控制 效果、当前工况 、历史趋 势进行评价 ，在 线调整控制算法 ，使得在 不同的工况可 以有不 同的动作方式 。
哈尔滨＿程 人学硕士学位 论文 Ｌ ＿
摘
要
本论文对中储式钢球磨制粉 系统 的优化 控制问题进行 了研究 ，为解 决 这一控制 系统的老大难 问题提 出了新 的解决 方案。 中储 式钢球 磨煤机广泛用于 国内外火力发电厂，它是燃煤 电站锅 炉的
重 辅 要 机， 是 能 大的 备之 ， 电 高 厂 电 ０ 左 也 耗 较 设 一 用 量 达 用 的２ 右。 ％ 但
哈尔滨 ｝ ＿ 程大学硕十学位论文
ｄ ｓｕｓ ｄ ｄ ｅ ｎｒ ｌ ｔｏ ｉ ｅｐｕｄｄ ａ ｗ ｓ ｏ ｔｄ ｉｃ ｓｅ ａ ｔ ｃ ｔｏ ｍ ｈｄ ｘｏｎｅ ｔ ｔ ａ ｐｅ ｉ ｎ ｈ ｏ ｅ ｓ ｈ ａ ｄ ｎ ｔ ｅ ａｔｃ ｌ ｏ ｅｔ ｎ ｅ ｐ ｅｅｔｔｏ ｐｒ ｏ ｏｔｍ ｚｎ ｈ ｐ ｃ ｉａ ｐ ｊｃ ． ｔ ｉ ｌｍ ｎａ ｉｎ ｔ ｐ ｉｉｉｇ ｒ ｒ Ｉ ｈ ｍ ａ ｆ ｃ ｎｒ ｌ ｈｍ， ｅ ｃｏ ａ ｆｃｉｇ ｔｍ ｚｎ ｃｎｒ ｌ ｄ ｓｃ ｏｔｏ ｓ ｅｅ ｔ ｆ ｔｒ ｅｔｎ ｏ ｉｉｉｇ ｔ ｏ ａ ｂ ｉ ｃ ｈ ａ ｆ ｐ ｏ ｎ ａ ｃ ｎｉｉｎ ｒ ｔｍ ｚｎ ｒ ｎｉｇ ａａ ｙｅ ． ｅ ， ｒ ｅ ｎｒｌ ｏｄ ｔｏ ｆ ｏ ｉｉｉｇ ｎｎ ｉ ｎｌｚｄ Ｔ ｎ ｔ ｅ ｃ ｔｏ ｏ ｐ ｕ ｓ ｈ ｈ ｏ ｌｏｓ ｖ ｂｅ ｄｓｇｅ ｉ ｄｔｉ． ｌｓ， ｈ ｅ ｓｎｅ ｆ ｏｐ ｈ ｅ ｎ ｅｉｎｄ ａ ｅ ｎ ｅａｌ Ａ ａｔ ｔｅ ｅｃ ｏ ｔ ｓ ｓｌ－ｅ ｋｎ ｏｔｍｚｔｏ ａｄ ｅ ｌｍｎａｉｎ ｅｅ ｓｕ ｉｄ ｅｆｓｅｉｇ ｉｉａ ｉｎ ｔ ｉｐｅｅｔｔｏ ｓｈｍ ａｅ ｄｅ． ｐ ｎ ｈ ｍ ｃ ｒ ｔ Ｆｎｌｙ ｒ ｕｔ ｏ ｈ ｏ ｉｉｉｇ ｔｏ ｓ ｔｍ ａ ｌｚｄ ｔｅ ｓｌｓ ｔｅ ｔｍ ｚｎ ｃｎｒｌ ｓｅ ａｅ ａｙｅ， ｉａ ｌ ｈ ｅ ｆ ｐ ｏ ｙ ｒ ｎ ｗ ｉｈ ｌｄ ｔｅ ａｙ ｎｒｌ ｃｓ， ｔｍ ｚｎ ｃｎｒ ｌ ｃｓ ｈｃ ｉｃｕｅ ｓｅｄ ｃ ｔｏ ｐｏｅ ｓ ｏ ｉｉｉｇ ｔｏ ｐｏｅｓ ｎ ｈ ｔ ｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａｄ ｃｐ ｉｎｌ ｎｒ ｌ ｏｅｓ Ｔ ｅ ａ ｉｉｉｙ ｏｔｍｚｎ ｎ ｅ ｅ ｔｏａ ｃ ｔｏ ｐ ｃｓ． ｆ ｓｂ ｌｔ ｏ ｐｉｉｉｇ ｘ ｏ ｒ ｈ ｅ ｆ ｃｎｒｌ ｈｍ ｉ ｅｐａｎｄ ｔ ｔｅ ｅｄ ａ ｔ ｃｎｒ ｌ ｌｅ ｏｔｏ ｓ ｅｅ ｘｌｉｅ ｗ ｈ ｔ ｎ ｃ ｒ ｏ ｏｔｏ ｖ ｕ ｃ ｓ ｉ ｈ ｒ ｈ ｆ ａ ａｄ ａｕ ｖｌｅ ｄ ｆｅｅ ｔ ｎｒ ｌ ｏｅ ｓ ｎ ｓ ｔｓ ｕ ｉ ｉｆｒ ｎ ｃ ｔｏ ｐ ｃｓ． ｔ ａ ｎ ｏ ｒ Ｔｅ ｏ ｏ ｉｉｉｇ ｔｏ ｓ ｔａｅ ｏｐｓｄ ｉｄ ｏ ｅ ｔｍ ｚｎ ｃｎｒ ｌ ｆｗ ｒ ｉ ｃｍｏｅ ｏ ｋｎｓ ｈ ｗ ｌ ｐ ｈ ｏ ｏ ｓ ｆ ｆ ｃｎｒｌ ｏ ｉｈｓ ｍｒ ｉｇ ａｓｃｌ ｎｒｌ ｉｔｌｅ ｔａ ｃｎｒ ｌ ｏｔｏ ａｇｒｔｍ ， ｇ ｎ ｃ ｓ ｉａ ｃ ｔｏ， ｅ ｌｃｕ ｌ ｔｏ ｌ ｅ ｌ ｏ ｎ ｏ ａｄ ｍ ｎｅｕａｅ ｃｎｒ ｌ Ｔｅ ｌｎ ｏｔｍｚｄ ｎｒ ｌ ｃ ｕｅ ｎ ｈ ａ－ ｍｌｔｄ ｔｏ． ｏ ｉｅ ｉｉｅ ｃ ｔｏ ｉ ｌｄｓ ｕ ｏ ｈ ｎ ｐ ｏ ｎ ｔｅ ｄｕｔｅｔ ｆ ｈ ｏｔｏ ａａｅｅ ａｄ ｌｏ ｉｈｓ ｈ ａｊｓｍｎ ｏ ｔｅ ｎｒｌ ｒｍ ｔｒ ｎ ａｇｒｔｍ ． ｃ ｐ Ｔａｉｉｎｌｙ ｅ ｎｒ ｌ ｔｏ ｄｓｇｅ ｆｘｄ ｎｒｌ ｏ ｓ ｒ ｒｄｔｏａ ｌ ｔ ｃ ｔｏ ｍ ｈｄ ｉｎｄ ｅ ｃ ｔｏ ｌ ｐ ｆ ｈ ｏ ｅ ｅ ｉ ｏ ｏ ｏ ａ ｒａｎ ｎｒ ｌ ｉｔ ｍａｗ ｉｅ ｅ ｌｎ ｄｃｓｏ－ａ ｉｇ ｃ ｔ ｉ ｏｔ ｏ ｐ ｎ， ｎｈ ｌ ｔ ｏ ｉｅ ｉ ｉｎｍｋｎ ｅ ｃ ｏ ｅ ｈ ｎ ｅ ｃｎｒｌ ｓｅ ｄｓｇｓ ｆｅｅｔ ｎｒ ｌｉｇ ｏｓ ｒ ｅ ｍ ｏｔｏ ｓ ｔｍ ｉｎ ｄ ｆｒｎ ｃ ｔｏ ｌｎ ｌ ｐ ｆ ｔ ｓ ｅ ｙ ｅ ｉ ｏ ｏ ｏ ｈ ａ ｃｎｒｌ ｉｔ ｄ ｅｙ ｏ ｃｎ ｒ ｓ ｌｌ ａｄ ｈｅｅ ｆｅｅ ｔ ｏｔｏ ｐ ｎ ａ ｅ ｒ ｌ ｐ ｗ ｋ ｅｙ ａ ｉｖ ｄ ｆｒｎ ｏ ｎ ｖ ｏ ａ ｏ ｏ ｎ ｃ ｉ
是 由于钢球磨煤机系统是一个 多变量、非线性、大延迟、大惯性 的三 入三 出的被控对象 ，造成 了磨煤机 系统无法用常规的 ＰＤ控制回路实现 自动控 Ｉ 制 。因而 制粉系统长期处于手动控制状 态，导致制粉单耗 大，经济 效益低， 工人劳动强度大。 针对这一实际情况 ， 本文以 国内某 电厂 ３０ ０ＭＷ 机组 的 ４台钢球 磨煤机
ｈ Ａ ２０ Ｆ ｉｕａｉｎ ｏ ｅ ａ ｉｇ ｓ ｓｔ ｍ， ００ ａｓ ｔ ｅ ｓ ｍ ｌ ｔ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｌ ｔ ｏ ｍ ｐｒｔｎ ｙ ｅ ｏｔｏ ｐａ ｆｒ．
Ａ ｔ － ｏ ｔ ｏ ａ ｄ ｐ ｉ ｉ ｉ ｇ ｒｕｎｎｉ ｇ， ｒ ｆ ｒ ｕ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｏ ｔｍ ｚ ｎ ｔ ｅ ｅ ｏ ｅ ａ ｅ ｅ ｉ ｅ ． ｈ ｒ ｒ ａｌ ｚ ｄ ｎ Ｆｒｔｙ ｈ ｔ ｕ ｔ ｒ ｔ ｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｔ ｅ －ｕｖｒ ｚｎ ｓｓｅ ｉ ｉｓｌ ｆ ｈ ｃａ ｐｌｅｉｉｇ ｙｔｍ ｓ ｏｌ
ｉ ｄ ｓ ｇ ｅ ｔ ａ ｔｋｓ ｅ ｇ－ｅ ｆｒａｃ ｓｒａ ｐｏｅｓ ｓ ｅ ｉ ｎ ｄ ｈ ｔ ａｅ ｔ ｈ ｈ ｐｒｏｍｎｅ ｉｄ ｔ ｉｌ ｃｓ ｈ ｉ ｎｕ ｒ
ｃｍｕ ｒ ｏ ｐ ｔｅ
ａｓ
ｔｅ ｈｒｗｒ ｈ ａｄａｅ
ｎ００ ｐａｆｒ， Ｗｉ ２ ０ ｌｔｏｍ
Ｐｏｅｓｏａ ａ ｔｅ ｒ ｆ ｓ ｉ ｎ ｌ ｓ ｈ
该优化控制软件是通过在现场反复的 试验， 经过不断改进而形成的控
制算法软件 。该控制算法 不属 于任何 一种传统的控制方法 ，吸取 了古典与 现代控制理论 的精华 ，旨在解决控制 中的实际 问题 。 整个优化控制软件在 某电厂 ３０ ０ＭＷ 机组的制粉 系统改造中得到应用 ， 整个软件运行 稳定 ，系统 出力得 到提 高，降低 了制粉单耗 ，减轻 了运 行人 员的劳动强度 ，实现 了中储式钢球磨制粉系统 的自动控制 。 实践证 明，将传统控 制方法和现代控制理论相结合并且 引入仿 真模型
出 参数， 为在线优化控制系 统提供监督指导。
本文接下来对 先进的工业 过程控制技术 进行 了阐述 ，对 在实际 工程中
采用的 控制方法进行了 研究。在优化控制方案具体实现部分，首先分析了 实际生产中影响 优化控制的因素和实现优化运行的基本条件；然后对三个 控制回路进行了详细的设计，最后对 自 寻优问题的实质及实现方案进行了
ｉｔｏｕｅ ｎｒｄｃｄ
ａｄ ｅ ｃｏｓ ｆｃｉｇｔｅ ｓｅ ａｅ ａ ｙｅ． ｓ ｎ ｔ ｆ ｔｒ ａ ｅｔｎ ｈ ｓ ｔｍ ａ ｌｚｄ Ａ ｏ ｈ ａ ｆ ｙ ｒ ｎ ｌ
ｔ ｅ ｎ ｉ ｅ ｍ ｌ ｉ ｈ ｏ ｌ ｎ ｓｉ ｕ ａｔ ｏｎ ｏ ｅ ｂ ｓ ｍ ｄ ｌ ａ ｅｄ ｎｍ ｌｉｇ ｉｉｙ ｄｌ ｄ ａ ｏ ｉｌｎ ａ ｌｔ ｍ ｅ ａ ｈ ｔ ｂ ｏ ｎ ｅ
ｅｕｌｚｔｏ ｍ ｄｌ ｐｔ ｒａｄ Ｂ ｍａｕｉｇ ｔ ａ ｒａ ｔｍ ， ｑａｉａｉｎ ｅ ｉ ｕ ｆ ｗｒ． ｅｓｒｎ ｄ ａ ｅｌ ｅ ｏ ｓ ｏ ｙ ａ ｔ ｉ ｔｅ ｌｎ ｓｍ ｌｔｏ ｍｄ ｌ ｎｉｕｕｌ ａ ｊｓｓ ｔｕ ｐｒｍｔｒ ｈ ｏ ｉｅ ｕａ ｉｎ ｅ ｃ ｔｎｏｓｙ ｕ ｔ ｏ ｐ ｔ ａｅｅ ｓ ｎ ｉ ｏ ｏ ｄ ｕ ａ
研究 。
本文最后对优化控制的结果进行了 分析，分别对稳定控制过程、优化
控制过程和 异常控 制过程进 行了分析 ，以控 制量和状态量在 不 同控制 过程 中变化ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ势 图说明 了优化控制方 案的可行性 。
伴 优控软由”制法成融古控 ·能￥ 个化制件多控算组·合典制智控１ Ｊ ｝ 仿人控制等 多种 控制方法 。在线优化控制 既包括控制参 数的在线整 定 ，又