【正文】 NOx等氣體，廢氣中NOx的含量與燃燒溫度有關(guān)，在氧給充足時，燃燒溫度越高，NOx的含量越大。1入窯生料流量7燒成帶溫度2窯尾氣溫度8冷卻機速度3窯尾壓力9冷卻機蓖下壓力4窯尾氣體成分10燃料流量5窯轉(zhuǎn)矩11二次風(fēng)溫度6窯轉(zhuǎn)速12各風(fēng)室風(fēng)量 煅燒工藝 水泥鍛燒過程是一個復(fù)雜的熱工過程，有關(guān)的主要工藝設(shè)備有分解爐、回轉(zhuǎn)、冷卻機等[16]。我國也很重視大水泥生產(chǎn)線的建設(shè)，在80年代初就從國外全套引進了幾條大型回轉(zhuǎn)窯線；我國把建設(shè)日產(chǎn)4000噸水泥回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線作為八五期間的一條龍目，給予了高度的重視。模糊控制是基于人們控制規(guī)則的控制，它的優(yōu)勢在于它對于那些難以建立數(shù)學(xué)模型或根本不可能用解析模型描述的復(fù)雜工業(yè)過程具有很好的適應(yīng)性和魯棒性。診斷型專家系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)輸入信息找出處理對象中存在的故障。正的權(quán)值表示激勵輸入，而負(fù)的權(quán)值表示抑制輸入。它從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部接受輸入信息，所產(chǎn)生的輸出則只作用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的其它處理單元。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的處理單元可以分為三種類型：輸入單元、輸出單元和隱含單元。相反地，這些權(quán)值可以根據(jù)經(jīng)驗或?qū)W習(xí)來改變。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以外的部分（即虛線方框以外的部分）可統(tǒng)稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境。這樣，具有特定結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就可以定義一類模式變換，而計算過程就是通過這類模式變換而實現(xiàn)的。一般認(rèn)為，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是一個高度復(fù)雜的非線性動力學(xué)系統(tǒng)，雖然每個神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和功能十分簡單，但由大量神經(jīng)元構(gòu)成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的行為卻是豐富多彩和十分復(fù)雜的。(B C)這條語句也可以表述為： if A then if B then C(若A則若B則C) R=A(BC)=ABC(4) if A or B and C or D then E(若A或B且C或D則E) R=[(AB) E]它利用模糊集合理論將手動控制策略上升為具體的數(shù)值運算，根據(jù)推理運算的結(jié)果做出相應(yīng)的控制動作，使執(zhí)行機構(gòu)控制被控對象的運行。模糊控制系統(tǒng)設(shè)計時也要重視這個問題。將確定的隸屬函數(shù)曲線離散化，就得到了有限個點上的隸屬度，便構(gòu)成了一個相應(yīng)的模糊變量的子集。由于人的行為在正、負(fù)兩個方向的判斷基本是對稱的，將大、中、小再加上正、負(fù)兩個方向 (極性)并考慮零狀態(tài)，這樣一共就有七個詞匯，即 {負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大}或用英文詞頭縮寫的形式表示為 {NB, NM, NS, ZE, PS, PM, PB}對誤差的變化這個輸入變量，在選擇描述其狀態(tài)的詞匯時，常常將“零”分為“正零”和 “負(fù)零”，以表示誤差的變化在當(dāng)前是“增加”趨勢還是 “減少”趨勢。建立模糊控制器的控制規(guī)則：模糊控制規(guī)則應(yīng)該是人們在手動控制過程中經(jīng)過長期操作實踐，不斷修正完善后的一套行之有效的控制策略。而維數(shù)低的模糊控制器，控制效果又不理想，因此，目前大都使用二維模糊控制器，其控制精度一般可以滿足要求。由于模糊控制器的控制規(guī)則往往是根據(jù)手動控制的大量實踐經(jīng)驗總結(jié)出來的，因此模糊控制器的輸入變量自然也可以有三個：即誤差、誤差的變化和誤差變化的速率；而輸出變量則一般選擇為控制量的變化，即增量。人的大腦中誤差的 “大”或“小”，這些概念是模糊的。為了便于在數(shù)字計算機中實現(xiàn)，同時考慮算法的實時性，模糊控制系統(tǒng)目前常采用的算法有：CRI推理的查表法，CRI推理的解析公式法，Mamdani直接推理法，后件函數(shù)法等。在現(xiàn)代控制領(lǐng)域中，則用狀態(tài)方程來描述。以己知的規(guī)則庫和輸入變量為依據(jù)，基于模糊變換推出新的模糊命題作為結(jié)論的過程叫做模糊推理.清晰化(Defuzzfication )清晰化是將模糊推理后得到的模糊集轉(zhuǎn)換為用作控制的數(shù)字值的過程。一般說來，模糊控制器有三個主要的功能模塊。，模糊控制器的輸入量是系統(tǒng)的偏差量e，在計算機控制系統(tǒng)中它是數(shù)字量，是有確定數(shù)值的清晰量。因此，對于一類缺乏精確數(shù)學(xué)模型的被控對象，可以用模糊集合的理論，總結(jié)人對系統(tǒng)的操作和控制的經(jīng)驗，用模糊條件語句寫出控制規(guī)則，也能設(shè)計出比較理想的控制系統(tǒng)。這里，人的經(jīng)驗可以用一系列具有模糊性的語言來表述，這就是模糊條件語句。模糊控制器一般由計算機實現(xiàn)，用計算機程序和硬件實現(xiàn)模糊控制算法，計算機可以是單片機，IPC，工業(yè)控制機等各種類型的微型計算機，程序設(shè)計語言可以是匯編語言，C語言及其它各種語言。輸入輸出接口 輸入輸出接口是實現(xiàn)模糊控制算法的計算機與控制系統(tǒng)連接的橋梁，輸入接口主要與檢測裝置連接，把檢測信號轉(zhuǎn)換為計算機所能識別處理的數(shù)字信號并輸入給計算機。在某些場合，檢測量也可能是電量。正如前文所述，有不少對象是難以建模的。模糊控制系統(tǒng)由以下幾個部分組成：模糊控制器、輸入輸出接口、檢測裝置、執(zhí)行機構(gòu)和被控對象。而人的控制經(jīng)驗一般是由語言來表達(dá)的，這些語言表達(dá)的控制規(guī)則又帶有相當(dāng)?shù)哪：?。人的手動控制決策可以用語言加以描述，總結(jié)成一系列條件語句，即控制規(guī)則。與此相反，對于上述難以自動控制的一些主產(chǎn)過程，有經(jīng)驗的操作人員進行手動控制，卻可以得到令人滿意的效果。還有一些生產(chǎn)過程缺乏適當(dāng)?shù)臏y試手段，或者測試裝置不能進入被測試區(qū)域，致使無法建立過程的數(shù)學(xué)模型。隨著計算機尤其是微機的發(fā)展和應(yīng)用，自動控制理論和技術(shù)獲得了飛躍的發(fā)展。因此，模糊控制特別適用于數(shù)學(xué)模型未知的、復(fù)雜的非線性系統(tǒng)的控制。廣義取式推理具有如下的推理過程： 前提1: x為，前提2:如果x為A，則Y為B結(jié)論：Y為而廣義拒式推理卻具有如下的推理過程：前提1: y為前提2:如果x為A，則Y為B結(jié)診：x為其中A,B, ,均為模糊集合，x和Y為語言變量。但是，這種推理方法所得到的結(jié)論與人的思維一致或相近，在應(yīng)用實踐中證明是有用的。然而，在現(xiàn)實生活中，我們獲得的信息往往是不精確的、不完全的，或者事實本身就是模糊而不完全確定的，但又必須利用且只能利用這些信息進行判斷和決策。設(shè)T1, T2, T為V*T上的模糊集(1) T1與T2的并集為T1+T2， ()(2) T，與T2的交集為TIT2, ()(3) T的補集記為， ()(4) T1與T2的連接用TI表示T2,定義為：。比如，設(shè)VT=(a, b)則 ()空串也是V*T的元素。所謂T中術(shù)語 x的語義是U上的模糊子集 M (x)，這時U中的元素y隸屬于M (x)的隸屬度由下式給出： uM(x) (y) =uN (x,y) ()模糊語言的語法的研究也是很初步的，用它來描述實際的自然語言的語法是很不充分的，現(xiàn)在還沒有找到描述自然語言的語法的最佳模型。凡是語言都是用有限長度的字符串去表示一定的意義，語言的宇符串與其意義的對應(yīng)關(guān)系稱為語義。詞是T的重要成分，它可分為原子詞和合成詞兩類。所有的語言成分都是由有限個字符合理地組合而成。圖中uN (x, y)說明中的關(guān)聯(lián)程度。另外，對于各種語言成份的語義，我們用定義在不同論域上的模糊集來表示。智能控制系統(tǒng)包括多級遞階智能控制；基于知識的專家控制；基于模糊邏輯的智能控制模糊控制；基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能控制神經(jīng)控制；基于規(guī)則的仿人智能控制；基于模式識別的智能控制；多模變結(jié)構(gòu)智能控制；學(xué)習(xí)控制和自學(xué)習(xí)控制；基于可拓邏輯的智能控制可拓控制；基于混沌理論的智能控制混沌控制等類型[10]。從集合的觀點，可以把智能控制和它的三要素表示如下：[智能信息]∩[ 智能反饋] ∩[ 智能決策] 智能控制的特點[9]及類型智能控制過程同時具有以知識表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)模型表示的混合控制過程，也往往是那些含有復(fù)雜性、不完全性、模糊性或不確定性以及不存在已知算法的非數(shù)字過程，并以知識進行推理，以啟發(fā)來引導(dǎo)求解過程。2．智能控制的基本要素(1)智能信息：對信息進行特征的識別，并進行加工和處理，以便獲得有用的信息去克服系統(tǒng)的不確定性，它在智能控制中占有十分重要的地位。 智能控制簡介. 智能控制系統(tǒng)的功能及基本要素1．智能控制系統(tǒng)具有以下功能(1)學(xué)習(xí)功能：系統(tǒng)對一個過程或未知環(huán)境所提供的信息進行識別、記憶、學(xué)習(xí)并利用積累的經(jīng)驗進一步改善系統(tǒng)的性能，這種功能同人的學(xué)習(xí)過程類似?？刂评碚摰陌l(fā)展過程一般分為三個階段：第一階段：本世紀(jì)40至60年代，稱為“經(jīng)典控制理論”，它較好地解決了生產(chǎn)過程中的單輸入單輸出的問題。基于上述原因，在控制領(lǐng)域，實時模糊控制系統(tǒng)綜合了各種智能控制的優(yōu)勢，克服了它們各自的不足。由于回轉(zhuǎn)窯的熱工過程復(fù)雜，具有時變分布參數(shù)和非線性特性，很難精確描述，故理論模型很少得到實際應(yīng)用。 水泥生產(chǎn)的整個生產(chǎn)工藝過程主要包括窯外預(yù)熱分解、窯內(nèi)鍛燒、熟料冷卻、廢氣處理和煤粉控制等工序。目前，新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)成為我國水泥工業(yè)發(fā)展重點[3]，在提高現(xiàn)有新型干法水泥工藝技術(shù)和裝備制造水平的同時，正在加快開發(fā)高效率的熟料燒成系統(tǒng)、高效節(jié)能的粉磨設(shè)備、新一代蓖式冷卻機、大型高效收塵設(shè)備和綜合優(yōu)化在線控制技術(shù)與裝置；逐步加強水泥生產(chǎn)企業(yè)信息化和網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)：它包括水泥生產(chǎn)過程自動化和智能化，實現(xiàn)管理決策科學(xué)化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化，商務(wù)活動的電子化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化；另外為最大限度提高自然資源綜合利用率和保護環(huán)境，正在提高水泥工業(yè)清潔生產(chǎn)水平，沿著水泥生態(tài)化的方向發(fā)展，保持水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS(Fieldbus Control System)因通信協(xié)議的開放性而能很好地解決上述問題，它的應(yīng)用在水泥生產(chǎn)控制領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生一場新的革命。水泥裝備大型化、生產(chǎn)過程自動化、實現(xiàn)產(chǎn)品高質(zhì)量是工業(yè)發(fā)達(dá)國家水泥工業(yè)當(dāng)今的特點。模糊控制器對系統(tǒng)模型要求不高，在有干擾信號或系統(tǒng)模型發(fā)生變化時能夠滿足回轉(zhuǎn)窯的煅燒工藝要求，提高回轉(zhuǎn)窯的控溫精度，改善煅燒質(zhì)量，適用于類似回轉(zhuǎn)窯溫度控制系統(tǒng)這樣的非線性、大滯后且隨機干擾嚴(yán)重的系統(tǒng)。溫度是回轉(zhuǎn)窯工藝過程控制中的重要參數(shù)之一，自上世紀(jì)60年代起人們便開始注意它的控制問題，并進行了大量研究工作。它對控制調(diào)節(jié)器要求極高，回轉(zhuǎn)窯是冶金、水泥、耐火材料生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備。用模糊控制理論建立參數(shù)模糊規(guī)則表，通過模糊推理獲得模糊控制決策表，并對其進行模擬仿真，仿真結(jié)果表明參數(shù)模糊規(guī)則表建立合理，模糊控制器在響應(yīng)速度、穩(wěn)態(tài)精度等方面均優(yōu)于常規(guī)PID控制器。 response speed and stable precision and restraint ability against the interference, it offer higher precision and improve production quality. The fuzzy controller is appropriate to nonlinearity and pure timedelay and random interference system such as rotary kiln temperature control system.Keywords: rotary kiln, temperature control, fuzzy control, simulation目 錄第1章 緒論 1 國內(nèi)外水泥及其生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 1 國外水泥生產(chǎn)概述 1 我國水泥生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 1 水泥生產(chǎn)工藝 2 課題的設(shè)計目的和意義 3第2章 智能控制系統(tǒng)理論 5 控制理論發(fā)展概述 5 智能控制簡介 5 智能控制系統(tǒng)的功能及其基本要素 5 智能控制的特點及類型 6 模糊語言 6 模糊語言的概念 6 模糊語義 8 模糊語法 8 模糊推理 9 模糊控制理論 10 模糊控制的基本思想 10 模糊控制系統(tǒng)的基本組成 11 模糊控制器 13 模糊控制算法 15 模糊控制器基本設(shè)計方法 15 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 18 專家系統(tǒng) 19 本章小結(jié) 20第3章 水泥回轉(zhuǎn)窯溫度控制系統(tǒng)設(shè)計 21 水泥回轉(zhuǎn)窯檢測和控制現(xiàn)狀 21 水泥回轉(zhuǎn)窯參數(shù)控制 21 回轉(zhuǎn)窯工藝過程 22 煅