超高温控制系统：高温燃气隧道窑温度建模与控制研究

　　高温燃气隧道窑是耐火材料制品生产的一个重要环节，其温度控制水平是制约耐火材料质量提高的一个重要因素，因此温度控制策略是隧道窑控制系统中的重要研究内容。如何制定先进的温度控制策略来提高产品质量、降低能耗、减少环境污染，成为工业窑炉控制领域一个迫切需要解决的问题。

　　为了研究隧道窑的温度控制策略，首先建立了其温度模型。由于隧道窑的工况非常复杂，难以建立精确的数学模型。本文根据炉窑类控制对象的特点，用受控自回归滑动积分平均(CARIMA)模型来近似描述该被控系统。以现场采集的数据为依据，首先采用行列式之比法辨识出了模型的阶次，然后采用最小二乘法辨识出了模型的参数，最后通过MATLAB仿真验证了所建模型的有效性。

　　隧道窑是一个复杂的控制对象，具有大惯性、大滞后以及非线性等特点，本文将广义预测控制(GPC)的思想引入到隧道窑的温度控制中。但是GPC基本算法过于复杂，且运算过程中可能产生病态矩阵。因此，本文采用了一种改进的GPC快速算法，并将阶梯控制策略融入到该算法中，提高了算法的简单性和安全性。最后针对辨识出的隧道窑温度模型进行了控制器的设计。仿真结果表明，模型匹配时，系统动态响应速度快，超调量小，具有较强的抗干扰能力;模型严重失配时，控制性能变差。

　　针对上述模型失配的现象，本文采用模糊推理对控制量进行补偿，即控制量为广义预测控制量与模糊补偿量之和，设计了基于模糊补偿的广义预测控制器。仿真结果表明，在模型严重失配的情况下，加入模糊补偿后的控制器可以有效地抑制模型失配的影响，控制精度高，跟踪速度快，超调量小，抗干扰能力强，具有良好的控制性能，能够满足隧道窑温度控制的要求。