焦炉集气管压力系统PID参数寻优控制策略仿真研究
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焦 炉集 气 管压 力 系统 Ｐ Ｉ Ｄ参 数 寻 优 控 制 策 略 仿 真 研 究
焦炉集气管压力系统 Ｐ Ｉ Ｄ参数寻优控制策略仿真研究
Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｐ Ｉ Ｄ Ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｃｏ ｋ ｅ Ｏｖ ｅ ｎ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ Ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
焦 炉 集 气 管 压 力 是炼 焦 生 产 中 的 重 要 工 艺 参 数 ，其 稳 定性 直 接 影 响 着 焦 炉 设 备 的 使 用 寿 命 和 焦 炭 与 煤 气 的产 量 。集 气 管
压力应稳定在 ８ ０ － １ ２ ０ Ｐ ａ范 围 内 。焦 炉 集 气 管 压 力 是 一 个 耦 合
ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｐ Ｉ Ｄ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ， ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ＰＩ Ｄ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｔ ｕ ｎ ｉ ｎ ｇ ． Ｔ ｈ ｅ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ
可达 到 优 化 目的 。 最 后 ， 仿 真 结 果 和 分 析 表 明 了此 方 法是 适 用 的 ， 改 善 了控 制 系统 的 动 态性 能 。 关键词 ： 焦 炉集 气 管压wenku.baidu.com力 系统 ， 控制 器， 单纯形法， 优 化
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ
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值为Ｑ 。 ５ ） 如 果 ＱＬ ＜ Ｑ Ｒ ＜ Ｑ ， 利用 Ｘ Ｒ 代替 Ｘ Ｈ 并 形 成 一 个 新 的单 纯
形 ， 返回２ ） 。
严重、 具有非 线性 、 时变性 、 扰 动变化 激烈 的多变量 系统 ， 多 年 来， 国 内 外 在这 方 面 的研 究 一 直从 未 间 断 ， 各 种 先 进 的控 制方 法 与 控 制 理论 运 用 在 焦 炉 集 气 管 压 力 控 制 方 面 ，然 而 经 典 的 Ｐ Ｉ Ｄ 控 制 仍 为 主 流 方 法 …。 焦 炉集 气 管 压 力 控 制 系统 的 Ｐ Ｉ Ｄ 参 数 优 化 在 本质 上来 说 属 于 无 约束 的 优化 问题 。优 化 的方 法有 很 多种 ： 最 速 下 降法 、 变 尺 度 法、 共 轭梯 度 法 、 和 单纯 形 法等 。 因单 纯形 法具 有 控制 参 数 收敛 快 、
ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｂ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｉ ｍ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ （ Ｉ Ｔ Ａ Ｅ ｃ ｒ ｉ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ）ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ
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６ ） 放 大 单 纯形 。 令Ｘ Ｅ ＝ （ １ 一 ） × Ｈ ＋
， 目标 函数 值 为 ＱＥ ， 如果
ＱＥ ＜ ＱＬ ， 则放大成功 ， 用Ｘ Ｅ 代替 Ｘ Ｈ 形 成 新 的单 纯形 。 如 果 Ｑ ＱＬ ， 则放 大 失 败 ， 仍然用 ） （ Ｒ 代替 ） （ Ｈ 形 成 新 的单 纯 形 ， 返回２ ） 。 ７ ） 收缩 单 纯形 。如果 对 于 除 ｉ ＝ ｈ外 的所 有 点 Ｑ 。 ＜ ＱＲ 以 及ＱＲ ＜ Ｑ ， 则用 Ｘ 代替 Ｘ Ｈ 并对单纯形进行缩小。 令Ｘ 。 ＝ （ １ － ｘ ） ｘ Ｈ ＋ × Ｒ ， 目标 函数 值 为 Ｑ 。 ， 如 果 Ｑ ＞ Ｑ” ， 仍然缩 小单纯形 ， Ｘ 保持 不变 。 如 果 Ｑ。 ＜ ｍｉ ｎ （ ＱＬ ， ＱＲ ） ， 则用 Ｘ Ｅ 代替 Ｘ Ｈ ， 如 果 Ｑ。 ≥ｒ ａｉ ｎ （ ＱＨ ， ＱＲ ） ， 则收缩失败 ， 此时用 （ × ｉ ＋ × ） ／ ２代 替所 有 的 Ｘ ． 。 ８ ） 直到满足 ３ ） 的精 度 则 停 止 迭 代 ， 当前 点 即 为最 优 点 ［ ］ 。
张世 峰 陈佳 彬 杨 成 金 科
（ 安徽工业大学电气信 息学院， 安徽 马鞍 山 ２ ４ ３ ０ ０ ２ ）
摘 要
对 于 焦 炉 集 气管 压 力控 制 系统 参 数 优 化 问 题 ， 提 出一 种 先 进 方 法 ， 采 用 时 间 和 误 差 的 绝 对 值 乘 积 的积 分 （ 即ｌ Ｔ Ａ Ｅ 准 则） 作 为 目标 函数 ， 采 用 单 纯 形 法 来进 行 Ｐ Ｉ Ｄ参数寻优 ， 运 用 临界 灵 敏 度 法 进 行 Ｐ Ｉ Ｄ 参数 初 始整 定 ， 使 得 目标 函数 为 最 小 就
焦炉集气管压力系统 Ｐ Ｉ Ｄ参数寻优控制策略仿真研究
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焦 炉 集 气 管 压 力 是炼 焦 生 产 中 的 重 要 工 艺 参 数 ，其 稳 定性 直 接 影 响 着 焦 炉 设 备 的 使 用 寿 命 和 焦 炭 与 煤 气 的产 量 。集 气 管
压力应稳定在 ８ ０ － １ ２ ０ Ｐ ａ范 围 内 。焦 炉 集 气 管 压 力 是 一 个 耦 合
ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｐ Ｉ Ｄ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ， ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ＰＩ Ｄ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｔ ｕ ｎ ｉ ｎ ｇ ． Ｔ ｈ ｅ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ
可达 到 优 化 目的 。 最 后 ， 仿 真 结 果 和 分 析 表 明 了此 方 法是 适 用 的 ， 改 善 了控 制 系统 的 动 态性 能 。 关键词 ： 焦 炉集 气 管压wenku.baidu.com力 系统 ， 控制 器， 单纯形法， 优 化
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值为Ｑ 。 ５ ） 如 果 ＱＬ ＜ Ｑ Ｒ ＜ Ｑ ， 利用 Ｘ Ｒ 代替 Ｘ Ｈ 并 形 成 一 个 新 的单 纯
形 ， 返回２ ） 。
严重、 具有非 线性 、 时变性 、 扰 动变化 激烈 的多变量 系统 ， 多 年 来， 国 内 外 在这 方 面 的研 究 一 直从 未 间 断 ， 各 种 先 进 的控 制方 法 与 控 制 理论 运 用 在 焦 炉 集 气 管 压 力 控 制 方 面 ，然 而 经 典 的 Ｐ Ｉ Ｄ 控 制 仍 为 主 流 方 法 …。 焦 炉集 气 管 压 力 控 制 系统 的 Ｐ Ｉ Ｄ 参 数 优 化 在 本质 上来 说 属 于 无 约束 的 优化 问题 。优 化 的方 法有 很 多种 ： 最 速 下 降法 、 变 尺 度 法、 共 轭梯 度 法 、 和 单纯 形 法等 。 因单 纯形 法具 有 控制 参 数 收敛 快 、
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６ ） 放 大 单 纯形 。 令Ｘ Ｅ ＝ （ １ 一 ） × Ｈ ＋
， 目标 函数 值 为 ＱＥ ， 如果
ＱＥ ＜ ＱＬ ， 则放大成功 ， 用Ｘ Ｅ 代替 Ｘ Ｈ 形 成 新 的单 纯形 。 如 果 Ｑ ＱＬ ， 则放 大 失 败 ， 仍然用 ） （ Ｒ 代替 ） （ Ｈ 形 成 新 的单 纯 形 ， 返回２ ） 。 ７ ） 收缩 单 纯形 。如果 对 于 除 ｉ ＝ ｈ外 的所 有 点 Ｑ 。 ＜ ＱＲ 以 及ＱＲ ＜ Ｑ ， 则用 Ｘ 代替 Ｘ Ｈ 并对单纯形进行缩小。 令Ｘ 。 ＝ （ １ － ｘ ） ｘ Ｈ ＋ × Ｒ ， 目标 函数 值 为 Ｑ 。 ， 如 果 Ｑ ＞ Ｑ” ， 仍然缩 小单纯形 ， Ｘ 保持 不变 。 如 果 Ｑ。 ＜ ｍｉ ｎ （ ＱＬ ， ＱＲ ） ， 则用 Ｘ Ｅ 代替 Ｘ Ｈ ， 如 果 Ｑ。 ≥ｒ ａｉ ｎ （ ＱＨ ， ＱＲ ） ， 则收缩失败 ， 此时用 （ × ｉ ＋ × ） ／ ２代 替所 有 的 Ｘ ． 。 ８ ） 直到满足 ３ ） 的精 度 则 停 止 迭 代 ， 当前 点 即 为最 优 点 ［ ］ 。
张世 峰 陈佳 彬 杨 成 金 科
（ 安徽工业大学电气信 息学院， 安徽 马鞍 山 ２ ４ ３ ０ ０ ２ ）
摘 要
对 于 焦 炉 集 气管 压 力控 制 系统 参 数 优 化 问 题 ， 提 出一 种 先 进 方 法 ， 采 用 时 间 和 误 差 的 绝 对 值 乘 积 的积 分 （ 即ｌ Ｔ Ａ Ｅ 准 则） 作 为 目标 函数 ， 采 用 单 纯 形 法 来进 行 Ｐ Ｉ Ｄ参数寻优 ， 运 用 临界 灵 敏 度 法 进 行 Ｐ Ｉ Ｄ 参数 初 始整 定 ， 使 得 目标 函数 为 最 小 就