杜啟亮１，莫鴻強(qiáng)２，田聯(lián)房２，毛宗源２
１．華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院，廣東廣州　

２．華南理工大學(xué)自動(dòng)化科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州

摘　　　要：針對回轉(zhuǎn)窯過程多時(shí)間尺度信號的耦合關(guān)系往往會(huì)掩蓋過程變化規(guī)律，導(dǎo)致未經(jīng)時(shí)間尺度分解的直接的因子分析方法難以得到過程固有的變化模式的問題，提出采用基于ＥＭＤ的多尺度因子分析方法對鋅鋇白煅燒過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。該方法利用ＥＭＤ有較強(qiáng)的自適應(yīng)性，分解結(jié)果往往具有較強(qiáng)的物理意義等特性，首先對鋅鋇白回轉(zhuǎn)窯平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行ＥＭＤ分解，根據(jù)分解結(jié)果提取不同的時(shí)間尺度數(shù)值，然后對不同尺度下的數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析。分析結(jié)果顯示，數(shù)據(jù)在周期３ｈ以上的大時(shí)間尺度和周期３０ｍｉｎ以下的中小時(shí)間尺度上都分別表現(xiàn)出定常的特點(diǎn)，表明人工控制可分解為長周期控制和短周期控制兩方面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法在處理回轉(zhuǎn)窯過程多尺度數(shù)據(jù)處理方面的有效性。

關(guān)　鍵　詞：煅燒過程；多尺度；因子分析；經(jīng)驗(yàn)?zāi)�態(tài)分解

１　引　言
回轉(zhuǎn)窯煅燒過程是一個(gè)多擾動(dòng)、大滯后、強(qiáng)耦合、非線性的復(fù)雜對象，難以精確機(jī)理建模。目前國內(nèi)外的控制系統(tǒng)一般采用在非模型條件下通過智能方法來實(shí)現(xiàn)過程控制［１］。當(dāng)過程工藝合理，工人責(zé)任心強(qiáng)且經(jīng)驗(yàn)豐富時(shí)，人工控制可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，因此可參考人工經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)控制。傳統(tǒng)的監(jiān)控、智能控制和專家系統(tǒng)等方法很多都是參考人工控制經(jīng)驗(yàn)分層實(shí)現(xiàn)的［２�玻常�，也有用試驗(yàn)方法進(jìn)行分析后進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的［４］，但實(shí)際中由于生產(chǎn)的連續(xù)性等各種原因，不一定具備后者所要求的試驗(yàn)條件，因此有必要從生產(chǎn)數(shù)據(jù)中尋找人工控制和分層的依據(jù)。因子分析是一種多元統(tǒng)計(jì)方法，能夠從一組隨機(jī)變量的數(shù)據(jù)資料出發(fā)，分析出對變量有公共影響的公因子，適合用于對煅燒過程生產(chǎn)變量的數(shù)據(jù)資料的分析。由于鋅鋇白煅燒過程具有多尺度特征，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：回轉(zhuǎn)窯的信號變化是多尺度的，如窯頭溫度等一類信號變化較快，而進(jìn)料量等信號則相對穩(wěn)定；實(shí)際操作中工人對不同的變量有不同的控制頻率，對頻繁波動(dòng)的變量調(diào)整得較多，而變化緩慢的變量則很長時(shí)間才調(diào)整一次；從現(xiàn)場操作人員的角度看，他們的任務(wù)主要是根據(jù)生產(chǎn)需要保持關(guān)鍵變量短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定在某數(shù)值，而管理人員更關(guān)心的是各關(guān)鍵變量的長期趨勢并據(jù)此發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)和管理上存在的問題，所以信號的頻譜有很大差異。如果直接用這些信號數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析，這種多時(shí)間尺度耦合關(guān)系必定會(huì)影響分析結(jié)果。經(jīng)驗(yàn)?zāi)�態(tài)分解法（ＥｍｐｉｒｉｃａｌＭｏｄｅＤｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＥＭＤ）具有把信號按不同的時(shí)間尺度自動(dòng)地分解成不同數(shù)據(jù)序列的能力，可以用于消除變量之間的耦合關(guān)系。本文首先采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)�態(tài)分解法對過程數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，然后選擇不同時(shí)間尺度下的數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析，挖掘煅燒過程人工控制中的固有模式，從而為回轉(zhuǎn)窯的分段控制提供了依據(jù)。

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