不确定性复杂燃烧过程的强鲁棒控制策略

熊宪生

(重庆腾升建筑工程有限公司 智能化部，重庆 404000)

工业炉是将燃料转化成热能的设备，其燃烧效率直接关系到节能减排的效果与自然生态环境保护。燃料与空气按照最佳比例搭配方式燃烧可达到节能减排的控制效果。在燃烧过程中能量损耗是不可避免的。空气中只有21%的氧气对燃烧有贡献，另外79%的氮气不参加燃烧，但同样被加热从烟道中排到大气。因此在保证燃料充分燃烧的前提下，应当最大程度地减少空气的输入量，使这种损耗降至最低程度，从而减少过剩空气导致的能耗。但因空气输入量不足，燃料未充分燃烧导致的能量损失也是非常可观的，并且因燃烧不充分排放出的有毒废气会对大气造成严重污染。为了保证充分燃烧，一般应增加0.25%的氧气(O2)。上述分析在理论上是正确的，但在实际控制工程中，由于受各种不确定性因素的影响，按照燃料与空气最佳比例搭配方式进行的燃烧过程控制仍有一定的技术实现难度。

1 燃烧过程的控制论特性

为了便于讨论，以轧钢燃气加热炉燃烧过程控制为例，研究其过程的控制论特性。冶金企业轧钢加热炉的燃料一般选取混合燃气(高炉、焦炉、转炉)，当其燃值比较低时可适当加入高燃值的天然气。由于高炉、焦炉、转炉等工况变动影响，燃值参数测量误差，环境和运行条件变化都具有不确定性，因此其燃气燃值参数是在统计假设下得到。虽然遵循相应的统计规律，但是该参数是一个随机变量，在每时刻的精确量并不清楚，一般采用UBBE(未知但是有界)假设所获取的燃气燃值参数也只是一个有界的范围取值，其精确量值仍然无法确定。……