改进遗传算法优化多偏差控制加热炉支管平衡

doi:10.12422/j.issn.1672-6952.2023.01.013

辽宁石油化工大学学报 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (1): 73-79.DOI: 10.12422/j.issn.1672-6952.2023.01.013

改进遗传算法优化多偏差控制加热炉支管平衡

王伟明(), 李文娜()

辽宁石油化工大学信息与控制工程学院，辽宁抚顺 113001

收稿日期:2021-03-15 修回日期:2021-04-09 出版日期:2023-02-25 发布日期:2023-03-13
通讯作者: 李文娜
作者简介:王伟明（1993⁃），男，硕士研究生，从事加热炉控制研究；E⁃mail：1769202076@qq.com。
基金资助:
辽宁省教育厅一般项目(L2020019)

Improved Genetic Algorithm to Optimize Differences Control of Heater Bypass

Weiming Wang(), Wenna Li()

School of Information and Control Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China

Received:2021-03-15 Revised:2021-04-09 Published:2023-02-25 Online:2023-03-13
Contact: Wenna Li

摘要/Abstract

摘要：

针对加热炉各支管温度的跟踪和平衡控制问题，提出了改进遗传算法优化多偏差控制加热炉支管温度跟踪和平衡的方案。该方案利用各支管原料混合后的温度和各支管温度的偏差，通过对进料流量和燃料流量的调控，不仅确保了调节过程中总管流量不变，而且实现了各支管温度跟踪和平衡的双重目标。同时，因为把多个支管作为一个整体来分析，所以避免了对相邻支管温度反复进行比较。利用改进遗传算法对多偏差控制技术的控制器参数进行优化，克服了控制器参数整定的困难。仿真结果表明，改进遗传算法优化多偏差控制方案具有可行性和有效性。

关键词: 改进遗传算法, 加热炉, 跟踪控制, 支管平衡, 多偏差控制

Abstract:

Aiming at the problem of temperature tracking and balance control of each branch pipe of the heating furnace, an improved genetic algorithm was proposed to optimize the multi?deviation control of the temperature tracking and balance of the branch pipe temperature of the heating furnace. The scheme used the temperature deviation of the raw materials of each branch pipe after mixing and the temperature deviation of each branch pipe. By adjusting the feed flow rate and fuel flow rate, it not only ensured that the flow rate of the main pipe is constant during the regulation process, but also realized the dual goal of temperature tracking and balance of each pass. Multi?passes are analyzed as a whole, so the temperature comparison of adjacent branch pipes was avoided repeatedly. At the same time, the improved genetic algorithm was used to optimize the controller parameters of the differences control technique, which overcomes the difficulty of controller parameter tuning. The simulation results show the feasibility and effectiveness of the improved genetic algorithm to optimize the differences control scheme.

Key words: Improved genetic algorithm, Heating furnace, Tracking control, Branch pipe balance, Differences control

中图分类号:

TE963

王伟明, 李文娜. 改进遗传算法优化多偏差控制加热炉支管平衡[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(1): 73-79.

Weiming Wang, Wenna Li. Improved Genetic Algorithm to Optimize Differences Control of Heater Bypass[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2023, 43(1): 73-79.

图/表 10

图1 多支管加热炉结构

图2 多偏差控制原理

图3 多偏差控制结构图

图4 多支管加热炉的多偏差控制系统框图

图5 开环传递函数的奈奎斯特曲线

图6 文献[19]算法各支管进料流量与出口温度的动态响应曲线

图7 总进料流量动态响应曲线

图8 适应度随迭代次数的响应曲线

图9 改进遗传算法优化多偏差控制方案各支管进料流量与出口温度的动态响应曲线

图10 加入干扰后各支管出口温度响应曲线

参考文献 19

1	曲虎，刘静，王赪，等.热泵替代油田燃油加热炉技术研究［J］.石油化工高等学校学报， 2020，33（3）： 91⁃96.
2	崔帆，实现加热炉支路平衡控制的一种算法［J］.化工自动化及仪表， 2001， 28（2）： 23⁃26.
3	Wang X X， Zheng D Z. Difference control of parallel streams temperatures［J］. Journal of Process Control， 2004， 15（5）： 531⁃536．
4	李嗣福，吴福明，陈红，等.炼油加热炉进料支管出口温度平衡控制［J］.信息与控制， 1994， 23（4）： 243⁃246.
5	Wang X X. Pass Balancing switching control of a four⁃passes furnace system［J］. World Congress， 2011， 18（1）： 12078⁃12083.
6	Wang X X， Zheng D Z. Load balancing control of furnace with multiple parallel passes［J］. Control Engineering Practice， 2006， 15（5）： 521⁃531.
7	吴洁芸，雷卫良，周娓，等.平均值法在加热炉支路平衡控制上的实现［J］.化工自动化及仪表， 2014， 41（10）： 1189⁃1191.
8	Shi H Y， Su C L， Cao J T， et al. Nonlinear adaptive predictive functional control based on the Takagi⁃Sugeno model for average cracking outlet temperature of the ethylene cracking furnace［J］. Industrial & Engineering Chemistry Research， 2015， 54（6）： 1849⁃1860.
9	刘波，张丽香，黄德先.基于自适应粒子群优化算法的预测控制算法及其在加热炉支管平衡中的应用［J］.现代化工， 2004， 24（2）： 150⁃153.
10	张朝俊.基于遗传算法的加热炉支管平衡控制［J］.微计算机信息， 2008， 24（10）： 86⁃88.
11	王毓栋，刘波，王京春.改进的预测控制算法用于加热炉支管温度控制［J］.清华大学学报（自然科学版）， 2007， 47（S2）： 1766⁃1769.
12	陈友文，柴天佑.加热炉作业计划优化方法的研究与应用［J］.控制与决策， 2011， 26（2）： 297⁃302.
13	亓鲁刚，吕文祥，高小永，等.多液位与加热炉复合系统的协调控制［J］.化工学报， 2016， 67（3）： 690⁃694.
14	李平，刘强，钱新华，等.CBL⁃Ⅱ型乙烯裂解炉的先进控制［J］.石油化工自动化， 1999， 139（3）： 25⁃28．
15	高国勇.先进控制技术在常减压装置的应用［J］.中外能源， 2019， 24（9）： 74⁃81.
16	金强，施惠元，苏成利.乙烯裂解炉支路温度平衡先进控制系统的开发与应用［J］.化工自动化及仪表，2018，45（1）：5⁃11．
17	周志猛，虞鸿浩，汤建华.加热炉支路温度平衡控制方法的应用和探讨［J］.仪器仪表用户， 2018，25（6）： 11⁃13．
18	Ojasvi A K， Kaistha N. Control system design for furnaces with multiple parallel passes［J］. Ifac Papersonline， 2016， 49（7）： 741⁃746.
19	栾小丽，闵鸯，刘飞.多支路加热炉分布式平衡与跟踪控制［J］.自动化学报， 2017， 43（6）： 1056⁃1064.

[1]	叶豪杰, 李文娜. 基于PSO的管式加热炉热效率动态矩阵控制[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2023, 43(3): 81-85.
[2]	刘超，聂宏，陈丽. 基于模型依赖平均驻留时间的H_∞输出跟踪控制[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2021, 41(2): 85-91.
[3]	张思远，聂宏. 离散时滞切换系统异步混合H_∞和无源跟踪控制[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2020, 40(2): 83-90.
[4]	黄武程, 苏成利, 施惠元, 蔡宏斌. 基于增广NMSS模型的预测函数控制研究[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2017, 37(1): 61-64.

改进遗传算法优化多偏差控制加热炉支管平衡

Improved Genetic Algorithm to Optimize Differences Control of Heater Bypass

HTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 10

参考文献 19

相关文章 4

编辑推荐

Metrics