具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

第一方面，本发明提出了一种转炉烟气净化回收智能控制方法，具体步骤为：

1)建立基于滑模变结构控制的RD阀控制系统模型；

2)对炉口烟气参数进行在线辨识，得到输入值，输入值传递给PLC控制器，PLC控制器将输入值转换为实际差压值，实际差压值经过RD阀控制系统模型得到RD阀开度设定值；

3)将RD阀开度设定值传递给执行机构，进行差压控制回路的自动调节。

基于滑模变结构建立的系统模型，提高系统的响应速度，避免炉口烟气压力波动较大，炉口出现大量火焰外冒现象。

通过炉口差压的系统模型的建立，能够掌握炉口差压的变化的动态特性，相比于常规PID控制方法(即常规的比例-积分-微分控制方法)获得的输出值具有更好的稳定性。

在本发明的一些实施方式中，步骤1)中利用脉冲响应法辨识实验，建立了基于最小二乘法的参数估计模型，得到对象传递函数模型。

测取脉冲响应曲线的方法是：在转炉吹炼期间，通过上位机发送指令把P-A设定到某一位置。使微差压变送器测得的炉口微差压在-20～20Pa压力范围内，待系统进入稳定状态后，再通过上位机发送指令将设定值人为的增大一个范围，然后立刻回到原设定点，这样就完成了对系统的一个干扰。在这个过程中数据采集系统已同时记录下阀门开度和炉口压力的变化数据。

得到脉冲响应曲线后可以通过线性系统叠加原理转换为系统的阶跃响应曲线，利用阶跃响应曲线可分析系统的动态特性，利用最小二乘法求得系统传递函数中的参数。

脉冲响应法，即利用时间函数表示差压的变化特性。

在本发明的一些实施方式中，步骤1)中RD阀控制系统模型为对象传递函数模型，具体为：

创建了基于最小二乘法的参数估计模型辨识。将机理建模和实验建模方法结合使用，得到系统的混杂模型。利用实验建模方法估计模型结构参数。辨识得到的对象传递函数。

本发明利用滑模变结构控制方法，对炉口差压进行动态的数据采集和分析辨识，以克服系统的不确定性和增强抗干扰能力。优化了控制率参数，提高了控制精度，改善了控制系统的动态响应品质。使系统沿规定的状态轨迹作小幅度、高频率的上下运动,达到良好的动态品质。

在本发明的一些实施方式中，将对象传递函数转换为状态空间，表达式为：

C＝[1 0]；式中，X为输入状态量，Y为输出状态量。

采用具有强鲁棒性的滑模变结构控制策略，以克服系统的不确定性和增强抗干扰能力。对滑模控制应用中所产生的“抖振”问题，探讨了准滑动模态控制器、基于趋近律的滑模控制器和基于干扰观测补偿的滑模控制器的设计解决方案，并通过仿真研究证明了方法的有效性。

将干扰观测补偿滑模变结构控制技术应用到转炉炉口微差压控制系统中，优化了控制率参数，提高了控制精度，改善了控制系统的动态响应品质。使系统沿规定的状态轨迹作小幅度、高频率的上下运动，达到良好的动态品质。以炉口差压为控制目标，实施变结构滑模控制方案，并投入生产应用。

在本发明的一些实施方式中，步骤2)中输入值为炉口处气压。

在本发明的一些实施方式中，采用非线性PID神经网络辨识器进行炉口差压的在线辨识。

采用非线性PID神经网络辨识器对被控对象进行在线辨识的基础上，通过对神经网络控制器的权值进行实时调整，使系统具有自适应性，从而达到有效的微差压控制效果。

利用神经网络的自学习能力，通过实时跟踪和辨识控制对象，从而确定不同阶段对象的最佳控制参数，依此作为依据来调整PID控制器的控制参数，从而在整个控制阶段实现控制参数的最优和控制性能的最佳。

弥补了常规PID控制方法难以适应系统参数多变以及抑制扰动能力差的不足。利用神经网络的自学习能力，通过实时跟踪和辨识控制对象，从而确定不同阶段对象的最佳控制参数，依此作为依据来调整PID控制器的控制参数，从而在整个控制阶段实现控制参数的最优和控制性能的最佳，达到更好的控制效果。

在本发明的一些实施方式中，采用模糊RBF神经网络在线辨识炉口差压与CO浓度的数学模型。采用模糊RBF神经网络，在线辨识出转炉冶炼过程中差压与CO浓度的数学模型，TDL代表具有抽头的延时线。在线优化部分利用得到的模型在线寻找差压控制回路的最佳设定值，以达到使CO浓度(即热值)为最高的工艺指标。控制系统根据在线调整的设定值进行差压控制回路的自动调节，从而达到提高CO浓度的效果,从而使CO浓度提高了10％以上。

第二方面，本发明提出了一种转炉烟气净化回收智能控制系统，包括，

差压调节装置，包括调节器和非线性补偿器，调节器通过计算得到设定值，并传递给非线性补偿器；

烟气流量调节单元，包括执行机构、RD阀，非线性补偿器的电信号与RD阀位置反馈信号进行差值比较后，输入到执行机构，执行结构调节RD阀开度；

控制器，将测量值转换为实际差压值；

差压变送器，差压变送器将测量值的气压电信号输送到控制器，控制器将实际差压值输送给调节器。

在本发明的一些实施方式中，还包括第一角位移传感器，得到RD阀开度值，并传递给控制器。

在本发明的一些实施方式中，还包括烟气传输管道，烟气传输管道与差压变送器通过导压管连接。

在本发明的一些实施方式中，还包括风机，调节器与风机连接，风机设置在烟气传输管道的炉口处。

下面结合实施例对本发明进一步说明

实施例1

如图1所示，一种转炉烟气净化回收智能控制系统，包括，

差压调节装置1，包括调节器4和非线性补偿器5，调节器4通过计算得到设定值，并传递给非线性补偿器5；

烟气流量调节单元2，包括执行机构6、RD阀7，非线性补偿器5的电信号与RD阀位置反馈信号进行差值比较后，输入到执行机构6，执行结构6调节RD阀开度；

控制器，将测量值转换为实际差压值；

差压变送器3，差压变送器3将测量值的气压电信号输送到控制器，控制器将实际差压值输送给调节器4。

还包括第一角位移传感器10，得到RD阀开度值，并传递给控制器。还包括第二角位移传感器11，第二角位移传感器11将信号传递给显示仪表12，在差压控制柜远程显示R-D阀板的反馈开度值。为了便于集中操作和数据管理，该系统所有控制参数及运行状态均由PLC传输到上位机中。这样，该系统不但可独立进行自动控制和操作R-D阀及相关设备，而且可以在控制室内的监控画面上进行设备状态显示和手动操作。

还包括烟气传输管道8，烟气传输管道与差压变送器通过导压管连接。RD阀开度直接影响烟气传输管道炉口处的烟气情况。

还包括风机，调节器与风机连接，风机9设置在烟气传输管道的炉口处。

为了使执行器不至于频繁动作，减轻执行器的负担，在吹炼期以外的时间内，由于不产生烟气，R-D阀开度固定在一个值而不进行自动调节，风机9保持低速运转状态。

在吹炼期由于R-D阀调节需要时间，故每隔6秒计算一次开度控制信号，作用于执行器，以减轻执行器负担。

实施例2

利用如图1所示的控制系统，进行转炉烟气净化回收智能控制方法：

(1)利用Matlab仿真工具，预处理现场测试数据，并根据预处理后的数据，建立控制系统对象传递函数模型：

将对象传递函数模型转换为状态空间：

C＝[1 0]。

(2)将炉口差压经导压管输送到差压变送器，然后差压值与现场大气压信号作比较并转换为4～20mA标准差压电信号DV，该测量值送入电气室内控制柜的PLC中，在PLC内转换为实际差压值，并与差压设定值比较后产生偏差信号△E，输入到调节器。

(3)采用模糊RBF神经网络，在线辨识出转炉冶炼过程中差压与CO浓度的数学模型；

(4)调节器根据偏差信号，经过状态空间模型的计算，寻找差压控制回路的最佳设定值，并转换成4～20mA电信号MV；

(5)调压器将炉口差压的最佳设定值传递给非线性补偿器，非线性补偿器的电信号和角位移传感器1的位置信号传递给控制器，经过差值比较后，输入到执行机构，执行机构调节R-D阀的开度，从而调节炉口差压。

角位移传感器1用于反馈RD阀位置信号。

实施例1中调节器利用状态空间模型，得到炉口差压的设定值，基于滑模变结构的控制模型的计算得到精确的炉口差压设定值，使控制精度提高近3倍，炉口煤气燃烧率控制在10％以内。

如图2所示，可以看到通过控制系统模型与常规PID控制方法，相比于得到的炉口差压值更加的稳定，随着时间的推移的过程中，波动变化较小，常规PID控制方法在300-500之间波动幅度较大，在其它时间也是出现了上下不稳定的波动。

如图3所示，实施例1的非线性PID神经网络控制方法相比于常规的PID控制方法，炉口差压波动明显减小。

如图4所示，TDL代表具有抽头的延时线。差压设置值输入到模糊RBF神经网络辨识的炉口压差与CO浓度之间的数学模型，得到的差压设定值。差压设定值输送到RD阀，操控炉口烟气量，得到CO浓度。然后模糊RBF神经网络在线识别差压值，然后与CO浓度值进行比较，进一步更新数学模型。

进一步，以PLC为开发平台，实现炉口微差压控制系统的网络控制功能：用组态软件中的工具可以完成监控界面设计、调试等。根据OG系统的工艺需求，设计多幅监控画面，包括：OG系统总体监控画面(如图5所示)、煤气冷却收集系统、OG风机气路系统、OG风机油路系统和煤气回收系统等画面，还包括各种监控变量的实时趋势图及报警显示画面等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。