基于MATLAB的锅炉气温神经网络控制的文献综述【文献综述】

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1、毕业设计文献综述电气工程及其自动化基于MATLAB的锅炉气温神经网络控制的文献综述一．前言随着整个社会的不断进步，我国各方面对电力的需求越来越大，并且对电力供应的可靠性也提出了更高的要求：一方面要求发电机组的出力要能及时跟上电网负荷的变化，另一方面又要求机组能够安全稳定地运行[8]。我国是火电大国，2007年我国电力总装机己超过7亿千瓦，其中火电占到总装机容量的78%，国内的火力电站占国内电力总装机容量超过四分之三，而火力发电机组的热工自动化是保障设备安全、提高机组经济性、改善劳动条件和减轻劳动强度的重要技术措施。由此可见，火电站的各项设备的先进控制与优化在火电机组的应

2、用领域有着非常重要的意义[1]。锅炉是火力电站的重要设备之一。电站锅炉设备庞大、复杂；控制过程多变量、大延迟、强耦合，其控制和优化问题一直是这一领域学者所关注和研究的重点。锅炉过热蒸汽温度是影响锅炉生产过程安全性和经济性的重要参数。锅炉的汽温控制必须非常稳定，如果超温将直接影响锅炉的安全运行，经常的超温会大大的影响管路寿命，甚至会产生暴管事故而被迫停机维修，而过低的汽温会大幅影响锅炉效率。因此，锅炉的汽温控制对于安全和经济运行均有重大意义。现代锅炉是在高温、高压的条件下工作,所以必须通过自动化手段加以控制，维持其出口蒸汽温度在生产允许的范围内。火电厂汽温对象动态特性随运

3、行工作情况的变化而大范围变化，较难建立比较精确的数学模型[10]。在供电量需求越来越大的今天，对于较早建设的使用传统控制方法的国内电站机组来说，汽温自动控制品质很差是一个相对普遍的问题，大型锅炉的主汽和再热汽回路普遍存在的大时延、大滞后、非线性和慢时变的难题得不到良好的解决。加上我国火电站的资源利用率不高而我国境内的资源总量十分有限，火电站运作产生的有害物质排放使环境污染严重，火电站电网的规模因电力需求扩大而还在扩大等等原因，使得火电站的锅炉过热气温控制应用更为先进和有效的控制方法成为当务之急。二．主题自20世纪70年代第三代控制理论发展以来，高技术开发和研究部门把化学

4、工程、过程控制理论、仪表及计算机有机地结合起来，设计出了新型的多输入多输出的先进控制系统并开发出先进控制软件，它能够解决非线性、时变、大时滞等难以控制的过程问题，提高装置的操作性能，以达到提高装置整体经济效益和节约能源降低消耗的效果，这就是先进控制技术。它以多变量预估为核心，采用过程模型预测未来的输出，并与对象的实际输出的差值修正过程的模型。这样便可以把若干的被控制量控制在一个工控点上，达到提高效率，简化控制的效果[6]。智能控制是先进控制技术的一种。它是指在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。控制理论的发展在经历了“经典控制理论”和“现代控

5、制理论”的发展阶段之后，已进入“大系统理论”和“智能控制理论”阶段[6]。20世纪80年代以来，由于信息技术、计算技术的快速发展及其他相关学科的发展和相互渗透，推动了控制科学与工程研究的不断深入，控制系统向智能控制系统的发展已成为一种趋势。智能控制的特点包括：智能控制的核心在高层控制，即组织级；智能控制器具有非线性特性；智能控制具有变结构特点；智能控制器具有总体自寻优特性；智能控制系统应能满足多样性目标的高性能要求；智能控制是一门边缘交叉学科；智能控制是一个新兴的研究领域。其研究的对象的特点主要体现在：模型的不确定性，高度的非线性和复杂的任务要求。智能控制的类型有分级递

6、阶控制、系统专家控制系统、人工神经网络控制系统、模糊控制系统和学习控制系统[13]。神经网络是指由大量与生物神经系统的神经细胞相类似的人工神经元互连而组成的网络;或由大量象生物神经元的处理单元并联互连而成.这种神经网络具有某些智能和仿人控制功能，是对人脑的抽象，简化和模拟，能够反映人脑的基本特性。人工神经网络与人脑的相似之处主要有两点：一是通过学习过程利用神经网络从外部环境中获取知识；二是内部神经元用来存储获取的知识信息。学习算法是神经网络的主要特征，它是机体在复杂多变的环境中进行有效的自我调节。目前常用的学习算法有：Hebb学习算法,widrowHoff学习算法,反向

7、传播学习算法，BP学习算法,Hopfield反馈神经网络学习算法等[14]。BP神经网络是一种单向传播的多层前向网络，也是目前应用最为广泛和成功的一种人工神经网络。随着人工智能技术的发展，BP神经网络以其自学习能力和逼近任意非线性函数能力，在过程控制的领域内得到了广泛的应用。将BP神经网络和PID控制相结合的控制策略也因此得到了广泛的研究和突破[17]。MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境，最早是由CleveMoler教授创造的，该语言无需像C语言和Fortran那样编