网络环境下基于多传感器信息融合陶瓷窑炉智能控制方法研究

本课题研究网络环境下基于多传感器信息融合陶瓷窑炉（辊道窑）智能控制方法。以信息融合理论和火焰图像识别方法为基础，研究得到将陶瓷窑炉烧成带火焰图像特征与关键过程数据融合从而识别烧成带真实工况的信息融合优化算法。另外，以网络控制系统理论和非线性系统控制理论为基础，针对目前辊道窑的控制问题研究网络环境下辊道窑优化智能控制方法和算法。以上的研究对于促进控制科学技术的进步以及中国陶瓷工业的发展具有重要的理论意义和工程应用价值。.本项目首先针对辊道窑利用机理分析、专家经验和模糊辩识等相结合的混合建模方法建立其动力学模型；其次，基于信息融合理论和火焰图象识别方法研究得到识别辊道窑烧成带真实工况的信息融合优化算法；再次，基于辊道窑网络控制系统模型，研究得到网络环境下辊道窑的优化智能控制方法和算法；同时，构建系统的仿真平台，验证所得理论结果。预计在国际期刊发表学术论文4篇以上，被SCI和EI收录1篇。

在陶瓷辊道窑生产过程中，烧成带中物料的烧结是最关键的工序，对产品的质量有直接的影响，所以烧成带温度的检测成了窑炉控制的关键和难点。目前辊道窑烧成带的温度检测仍然采用点检测，检测精度低；其控制方法仍然采用传统的控制方法，控制系统不稳定；另外，网络环境下辊道窑控制系统存在数据传输延迟等问题。因而，提出研究能够提高检测精度、实时检测烧成带工况、提高辊道窑控制系统稳定性和改善控制效果的方法。. 针对陶瓷辊道窑的温度检测提出了模拟人工观火的火焰图像识别辅助温度检测的信息融合方法。给出了基于火焰图像处理温度检测方案，该方案通过专家系统将热电偶检测的关键数据与基于CCD检测的烧成带火焰图像特征进行融合最终得到烧成带的实际温度，大大提高检测精度。. 针对一类含有未知非线性输入和未知参数的多输入多输出非线性系统研究了基于神经网络的自适应无源输出反馈控制问题，提出了自适应无源输出反馈控制方法, 解决了一类非线性系统自适应无源输出反馈控制问题。另外，提出了陶瓷窑炉烧成带温度的混杂智能控制方法等。. 分别设计了具有时变的传感器故障和执行器故障的网络控制系统（NCS）保成本容错控制器，提出了相应的NCS鲁棒保成本控制方法；研究了一类NCS基于模型预测误差的的调度策略以减少执行器节点的能量消耗和网络碰撞问题，提出了H无穷保成本控制器的设计方法；研究了在网络环境下基于模型预测误差和开关矩阵的网络控制系统的调度策略，提出了相应H无穷控制方法；研究了同时具有时延和丢包的NCS的H无穷控制问题，设计了相应状态反馈控制器。另外，还研究并提出了NCS和非线性系统的建模方法。仿真结果表明以上方法的有效性和可行性。. 以上的研究成果必将对促进我国陶瓷窑炉工业的发展、我国陶瓷产品质量的提高以及控制科学的技术进步都是十分有意义的。