模糊控制技术在锅炉燃烧系统上的工程应用

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1、模糊控制技术在锅炉燃烧系统上的工程应用控制系统模糊控制技术在锅炉燃烧系统上的工程应用Applicationoffuzzycontroltechnologyintheindustrialboilercombustionsystem摘要:本文以中国空空导弹研究院一台SHL20-1.27-A型锅炉为被控对象.主要研究了模糊控制技术在工业锅炉燃烧系统上的应用,并给出工程实际应用效果.关键词:锅炉;模糊控制技术;实际应用效果中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1008-0570(2O03)o7—0013-02Abstract:Inthispaper,App

2、licafionoffuzzy'~-ontroltechnologyinindustrialboilercombustionsystemwillbe~hscussed.Later,therealcontroleffectwillbeshowed.Keywords:boHer;fuzzycontroltechnology;realcontrolef-fect1引言锅炉因其非线性,时滞,机理复杂和检测困难等因素而难以建模,用常规控制方法难以有效控制.然而,富有经验的司炉工却能运用人所特有的观察,推理和学习能力,通过直觉可以安全而有效的对其进行控制.由于模糊控制

3、通常是对这种人类解决方案的最好近似,因此它可以有效的处理这些控制问题.模糊控制系统不需要被控过程的准确数学模型,它充分利用来自现场工程师和司炉工的语义知识进行系统设计,其控制方式类似人的思维模式,因此.对锅炉采用模糊控制方式可取得令人满意的效果.2本文的研究内容本文将以中国空空导弹研究院一台SHL20一1.27一A型锅炉为研究对象,讨论了一种工程实用的模糊控制算法在工业锅炉燃烧系统上的应用.并给出工程实际应用效果.SHL20一1.27一A型锅炉计算机控制系统采用浙大中控JX一300型DCS系统.利用其内部自带的SC语言编写模糊控制应用程序,先进行模拟调试.

4、再进行现场调试.3研究要达到的目标包括三项内容:第～是使锅炉出口蒸汽压力稳定(波动±0.05MPa);第二是保证燃烧过程的经济性(寻找最佳风煤比);第三是维持一定的炉膛负压(一2mm到一8mmH20);4本文要解决的问题1.寻找一种工程实用的模糊控制算法,以解决基本模糊控制器由于量化误差及控制规则有限所带来的稳态误差及稳态颤振的缺点.以提高模糊控制器的控制精度.2.富有经验的司炉工在进行燃烧调整时,不仅要观察压力的变化,同时要观察炉膛温度,蒸汽流量的变化,煤质的好坏,根据这诸多因素做出综合判断.来决定是增加还是减小炉排速度,这些智能控制策略必须体现在控制程

5、序中,以解决媒质差时单变量控制器控制所产生的压力剧烈波动甚至"拉火"现象.5控制算法简介SHL20—1.27一AlI型锅炉燃烧过程调节系统有三个被控量武隋新Wu,Suixing(蒸汽压力,风煤比及炉膛负压)三个控制量(送风,引风及给煤量),是一个典型的多入多出(MIMO)系统.其中炉膛负压和引风量相对独立,可以从燃烧系统中分出来作为一个负压回路来控制.因此燃烧控制系统可分为汽压控制系统和负压控制系统5.1汽压控制系统锅炉燃烧实质是一个复杂的能源转换过程,这个过程由于存在非线性,大滞后和许多不确定因素,难以用机理法建立比较精确的数学模型.采用基于操作经验的模

6、糊算法可以较好的达到控制目的.汽压控制系统控制原理图如下所示:汽压控制系统可分解为两个子控制系统:热负荷控制系统和经济燃烧控制系统,热负荷控制系统根据主汽压偏差大小通过控制给煤量及送风量来保持汽压在要求的误差范围内,其中给煤量调节根据汽压大小采用模糊控制方法.送风量调节采用比例控制;经济燃烧控制系统采用自寻优算法以保证燃烧的经济性,它以最高炉温为寻优指标,寻找最佳风煤比,保证锅炉高的燃烧效率.5.I.I给煤量调节控制系统方框图所示(略):给煤量调节模糊控制系统将采用模糊数概念,建立修正因子模糊数模型.并对其进行在线插值,使该模糊控制系统具有在线自调整控制规

7、则的功能.具有在线自调整功能的模糊控制规则(不做模糊量化取整运算)为:△u=dE+fI-c~)EC其中,在线自调整修正因子的模糊数模型可按下表选择:ⅡECNBNS0PSPMPBENBVBvBVBvBVBvBVBVBVBVBVBBNSVBVBBBSS0VSVSVSVSVSVSPSSSBBVBVBPMBVBVBVBVBPBVBVBVBVBVBVBVB表中VB表示"非常大",VS表示"非常小",{VB,B,M,S,VS}={l,0.8,0.6,0.4,0.2)修正因子分布曲面图如下所示:为了避免模糊量化所引起的稳态误差和稳态颤振现象.需对上表中的修正因子的模糊数

8、模型进行插值运算.插值方法采用矩形域上一次样条曲面磨光插值算法.a