连续加热炉炉温快速响应的前馈控制方法、设备及介质与流程

本发明属于连续加热炉温度控制，具体涉及一种连续加热炉炉温快速响应的前馈控制方法、设备及介质。

背景技术：

1、在连续加热炉中，对于炉内气氛温度的控制十分重要，炉温直接影响着带钢的最终性能，因此，退火工艺对于炉温的控制要求非常严格，既要满足炉温的控制精度，还要满足在不同工况下炉温的响应速度。

2、由于加热装置的热辐射、气体对流换热以及温度检测元件的响应等各种因素都需要时间，最终导致炉温响应具有惯性大、滞后严重的特点，因此，炉温控制的难点在于如何保证温度能够在最短的时间达到设定值，同时还要尽可能的减小超调量。

3、目前对于炉温控制采用的常规手段是pid模糊控制，由于常规pid具有原理简单、技术成熟等优点，因此广泛应用于各领域的自动控制系统。当不能掌握被控对象的结构和参数时，系统的数学模型或传递函数也不能精确得知，这种情况下pid控制技术的简单易操作就表现出很强的优越性。因此，当不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用pid控制技术。

4、但以上描述的常规pid调节方法，只能满足一般的控制要求，当面对的是复杂多变或者非线性、大滞后的被控系统，尤其是类似于加热炉温控系统时，这种简单的操作也不能达到满意的效果，会出现调节过程时间长、无法快速响应的现象，需要在此基础上增加一些手段来进行改善和优化。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种连续加热炉炉温快速响应的前馈控制方法、设备及介质，以功率前馈补偿以及增加前馈死区的手段，对连续加热炉进行温控方法的优化，加快连续加热炉温度控制的响应速度，缩短升温和降温的过程时间，同时，还要满足升温或降温过程中的超调量尽可能的小，炉温的波动尽可能的平稳，保证炉温的控制精度。

2、本发明的技术方案为：

3、一种连续加热炉炉温快速响应的前馈控制方法，该方法包括：

4、设温度设定值为sp，温度过程值为pv，热负荷功率为p，时间为t；

5、在t＝t1的前一时刻，即升温或降温前，pv＝sp＝t1，p＝p1，此时连续加热炉系统处于稳态；其中，t1和p1是连续加热炉升温或降温前的温度及热负荷功率值；

6、在t＝t1的时刻，开始升温或降温，sp＝t3，t3为新的温度设定值，此时热负荷功率p(t)满足以下公式：

7、p(t)＝p1+pδ+pid(t1≤t<t2)

8、pδ＝(sp-pv)k

9、式中，pδ为前馈值；k为补偿系数，k越大，功率补偿越大；pid为常规pid调节输出；

10、在t＝t2的前一时刻，t2-表示t2的前一时刻；

11、在t＝t2的时刻，即炉温到达温度t2，距离新的温度设定值t3还有一定的温度时，将前馈取消，此时热负荷功率p(t)满足以下公式：

12、p(t)＝p1+pid(t≥t2)

13、此时仅常规pid参与调节，t2的后一时刻的热负荷功率t2+表示t2的后一时刻；

14、p4＝p3-pδ|pv＝t2＝p3-(t3-t2)k

15、其中，温度t2满足：

16、升温时，t2＝t3-tδ+tδ；

17、降温时，t2＝t3+tδ-tδ；

18、式中，tδ表示前馈死区，tδ表示波动死区；

19、在t＝t3的时刻，炉温达到新的温度设定值t3，此时pv＝sp＝t3。

20、进一步的，常规pid调节输出如下：

21、

22、式中，kp为比例系数，tt为积分系数，td为微分系数，e(t)为温度偏差，为温度偏差积分，为温度偏差的微分。

23、进一步的，tδ的值根据控制系统的惯性大小进行调整。

24、一种电子设备，包括：

25、存储器，用于存储可执行计算机程序；

26、处理器，用于执行存储器中存储的可执行计算机程序时，实现上述中任意一项所述的连续加热炉炉温快速响应的前馈控制方法。

27、一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，用于被处理器执行时，实现上述中任意一项所述的连续加热炉炉温快速响应的前馈控制方法。

28、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

29、本发明以功率前馈补偿以及增加前馈死区的手段，对连续加热炉进行温控方法的优化，能够加快连续加热炉温度控制的响应速度，缩短升温和降温的过程时间，同时，还能满足升温或降温过程中的超调量尽可能的小，炉温的波动尽可能的平稳，保证炉温的控制精度。

技术特征：

1.一种连续加热炉炉温快速响应的前馈控制方法，其特征在于，该方法包括：

2.根据权利要求1所述的连续加热炉炉温快速响应的前馈控制方法，其特征在于，常规pid调节输出如下：

3.根据权利要求1所述的连续加热炉炉温快速响应的前馈控制方法，其特征在于，tδ的值根据控制系统的惯性大小进行调整。

4.一种电子设备，其特征在于，包括：

5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，用于被处理器执行时，实现权利要求1至3中任意一项所述的连续加热炉炉温快速响应的前馈控制方法。

技术总结本发明公开了一种连续加热炉炉温快速响应的前馈控制方法、设备及介质，该方法以功率前馈补偿以及增加前馈死区的手段，对连续加热炉进行温控方法的优化，目的是加快连续加热炉温度控制的响应速度，缩短升温和降温的过程时间，同时，还能满足升温或降温过程中的超调量尽可能的小，炉温的波动尽可能的平稳，保证炉温的控制精度。本发明在常规PID的基础上增加前馈作用，可以提高控制系统的响应速度，不仅适用连续加热炉温度的控制，同时广泛适用于大惯性、大滞后控制系统。技术研发人员：张少强受保护的技术使用者：中冶南方工程技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18