1、步進梁加熱爐是冶金領(lǐng)域的一種大型多區(qū)段熱處理設(shè)備，主要用于各類板坯、鑄錠等的退火處理，具有熱工制度靈活、加熱坯料不受尺寸規(guī)格限制等優(yōu)點。近年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)對熱軋產(chǎn)品越來越高的質(zhì)量要求，以及國家環(huán)保節(jié)能政策的不斷推出，作為冶金工業(yè)的重要耗能設(shè)備，對步進爐加熱過程在燃燒效率、控溫精度以及爐溫均勻性等方面也提出更高的要求。優(yōu)化系統(tǒng)控制過程，提高坯料加熱質(zhì)量、降低爐子能耗、并節(jié)約系統(tǒng)設(shè)計成本是加熱爐工程設(shè)計中的重要內(nèi)容。本文以寧夏中色某集團公

2、司所建的一座天然氣步進梁加熱爐為研究對象，結(jié)合實際工藝控制要求，開展以下研究工作:
　　1.進行爐溫動態(tài)過程建模。采集實際加熱過程數(shù)據(jù)，利用瞬態(tài)響應(yīng)插值法進行模型辨識，借助MATLAB軟件進行模型測試，比較模型輸出與實際過程數(shù)據(jù)偏差，驗證模型的有效性。
　　2.基于步進爐供熱機制，進行銅錠內(nèi)部熱傳導方程的工程簡化，通過有限元分析法對模型進行離散化，借助MATLAB進行銅錠內(nèi)部傳熱行為的仿真計算，并采用埋敷偶工程試驗方法驗證銅

3、錠溫度分布仿真計算的有效性。同時基于傳熱過程能量守恒法則，在已知銅錠上表面溫度工藝曲線下，反向求解爐溫設(shè)定值，以降低各控溫區(qū)溫度設(shè)定余量及燃料消耗，減小銅錠內(nèi)部溫度偏差。
　　3.針對步進爐爐溫過程模型存在的不確定性參數(shù)攝動情況，借助Lyapunov穩(wěn)定性理論和LMI方法，進行H∞魯棒穩(wěn)定性分析，推導并獲得系統(tǒng)魯棒漸近穩(wěn)定充分條件及控制器求解方法。對算法進行仿真驗證，所得結(jié)論可有效預估爐溫系統(tǒng)一定參數(shù)攝動及擾動因素下，系統(tǒng)輸出表現(xiàn)

4、。
　　4.歸納熱電偶工程應(yīng)用中存在的故障情況，建立熱電偶故障數(shù)學模型，針對不確定爐溫模型存在的狀態(tài)及控制時滯，進行非脆弱有記憶和無記憶容錯狀態(tài)反饋控制器設(shè)計。通過構(gòu)造合適的Lyapunov-Krasovskii泛函，借助LMI方法獲得系統(tǒng)魯棒漸近穩(wěn)定條件及控制器求解方法，仿真及實際工程測試驗證了算法的有效性。
　　5.考慮控溫過程熱電偶傳感器故障及外部擾動，針對爐溫系統(tǒng)的多狀態(tài)定常時滯情況，進行魯棒保性能容錯設(shè)計。通過構(gòu)建

5、復合型Lyapunov-Krasovskii泛函，利用LMI方法，給出滿足一定性能界及具有H∞干擾抑制能力的魯棒二次鎮(zhèn)定充分條件，同時給出性能上界為最小的魯棒最優(yōu)保性能容錯控制器求解方法，仿真及工程測試驗證了算法的有效性。
　　6.針對步進爐燃燒控制環(huán)節(jié)，借助可編程軟件與常規(guī)燃燒設(shè)備配合開發(fā)程控多段位脈沖燃燒控制器，代替硬件分頻設(shè)備，實現(xiàn)對加熱燒嘴工作時序及燃燒狀態(tài)的智能控制。實際應(yīng)用表明，所提出方法能夠節(jié)約系統(tǒng)成本，有效提高爐溫