基于烟花算法的加热炉燃烧系统延时滑模控制策略

作     者：冯旭刚 高坤 安硕 王正兵 王兵 王璐 沈浩 宋爱国 FENG Xugang;GAO Kun;AN Shuo;WANG Zhengbing;WANG Bing;WANG Lu;SHEN Hao;SONG Aiguo

作者机构：安徽工业大学电气与信息工程学院安徽马鞍山243032 安徽工业大学工程研究院安徽马鞍山243002 东南大学仪器科学与工程学院江苏南京210096 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2024年第55卷第9期

页      面：3229-3242页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：安徽高校自然科学研究重大项目(KJ2021ZD0042) 安徽省重点研究与开发计划项目(2022f04020004) 安徽高校自然科学研究重点项目(2023AH051107) 芜湖市重点研发与成果转化项目(2023yf017) 

主　　题：伴随矩阵解耦 滑模控制 改进烟花算法 加热炉炉膛温度 时域分析 

摘      要：针对轧钢加热炉炉膛燃烧工况复杂、各区段温度响应存在滞后性和参数耦合性等问题,提出一种基于改进烟花算法(improved fireworks algorithm,IFWA)优化的延时输出滑模控制(delayed output sliding mode control,DOSMC)加热炉耦合燃烧系统控制策略,以加热炉各区燃料量为控制量、各区炉膛温度为被控量,构建三区炉温耦合模型,利用伴随矩阵解耦方法对模型进行解耦,设计基于改进烟花算法优化的滑模控制器,构造延时输出观测器估计系统的延时输出并补偿。研究结果表明:与IFWA-DOSMC控制、DOSMC控制和PID控制相比,提出的解耦IFWA-DOSMC控制系统有效抑制了时滞和系统耦合对控制效果的影响并且抗干扰能力强,解耦IFWA-DOSMC控制系统无超调,调节时间最短为388.42 s,在系统受到外界干扰时,超调量为11.79%,调节时间为331.59 s;相比于工业现场原控制策略,提出的控制策略控制精度提高了49%,温度偏差范围在±11℃之内,符合现场实际要求。