基于粒子群算法的锅炉主蒸汽压力模糊pid控制

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1、doi:10.3969/j.issn.l673-9833.2012.05.000基于粒子群算法的锅炉主蒸汽压力模糊PID控制汪阳华(湖南工业大学租气与信息工程学院，湖南株洲412007)摘要：采用模糊PID智能控制算法，对锅炉主蒸汽压力进行控制，建立锅炉主蒸汽压力控制的MATLAB/Simulink仿真模型，编写基于MATLAB的粒子群程序优化模糊比例因子和量化因子，并与模糊PID和常规PID控制算法进行比较。仿真结果表明：采用基于PSO优化的锅炉主蒸汽压力控制与PID控制、模糊PID控制相比，具有较强的适应性、鲁棒性和抗干扰性。关键词：模糊PID控制；主蒸汽压力；粒子群；MATLAB中图分类

2、号：TP273+.4文献标志码：A文章编号：1673-9833(2012)05-00??-0?SimulationofFuzzyPIDonBoilerMainSteamPressureBasedonPSOWangYanghua(SchoolofElectricalandInformationEngineering,HunanUniversityofTechnology,ZhuzhouHunan412008,China)Abstract：ThesimulationmodelofboilermainsteampressurecontroliscreatedinSimulinkofMATLAB，wh

3、ichisbasedonfuzzyPIDintelligentcontrolalgorithm.Theprogramofparticleswarmoptimization，whichisbasedontheMATLAB,optimizesratiofactorsandquantitativefactorsoffuzzyPIDcontroller.ComparedtoconventionalPIDcontrolandfuzzyPIDcontrol，thesimulationresultsshowthatthecontrolalgorithmhasstrongadaptabilityandrobu

4、stnessandanti-interference.Keywords：fuzzyPIDcontrol；mainsteampressure；PSO;MATLAB0引言锅炉燃烧过程控制系统一般包括3个子控制系统，即燃料控制系统、送风控制系统和引风控制系统。燃料控制系统通过调节进入炉膛的燃料S，维持主蒸汽压力的稳定；送风控制系统通过调节进入炉膛的送风景，保持燃料燃烧所需要的空气量和燃烧过程的经济性；引风控制系统通过调节引风fi,使送、引风呈平衡，保持炉膛压力的稳定。通过调节燃料控制系统维持主蒸汽压力的稳定对整个锅炉系统的运行起着秉要作用，因此，控制主蒸汽压力的稳定有很重要的意义。常规PID控制原理

5、简单、稳定性好、可靠性高，因此长期以來广泛应川于工业过程控制。巾于常规PID需要已知对象的精确数学模型，在实际工、Ik卞产屮，人多数工业过积都不同程度地存在非线性参数时变性和模型不确定性，而模糊控制不需要建立过程的精确模型。木文针对常规PID控制和模糊控制的各特点，将模糊控制与PID控制结合起来，采用模糊PID控制策略对锅炉主蒸汽压力进行控制，通过粒了群兑法优化模糊PID比例因子和量化因子，从而达到更好的控制效果。理论分析和仿真结果表明，粒子群优化的模糊PID控制具冇良好的控制性能llj。1模糊PID控制的原理1.1模糊控制原理及框图模糊控制器是基于专家知识的控制器，它主要巾3个部分纟II成：

6、模糊化处理、梭糊推理和解校糊。它将准确的输入fi模糊化，以模糊规则来表达控制经验并形成规则库，通过模糊推理调用规则库屮的经验知识，将输出暈进行解梭糊化处理，从而达到控制鬥的。々P为比例系数，么为积分系数，怂为微分系数,设么，釓怂的待整定值为川模糊规则进行模糊推理得到么，虹h的整定值从p，Md。利用PID参数整定计算公式得到此吋PID控制器的参数。PID参数kp，kd的计算公式如下：、=k'p+Mp，k｛—k［+々d=^+A^d,将公式(1)(2)(3)计算Hi的々p，入下式：w(/)=々pe(/)+么£e(/)d/+々d(1)(2)(3)k'，代(4)模糊控制框图［2］,如图1，其中e表示误差

7、，a是误差变化率，d/dt表示微分d(e)/dt，/•(/)表示给定值，w(0表示被控量。图1模糊P1D控制结构图Fig.1ThecontrolstructureoffuzzyPID1.2模糊PID控制的工作流程在模糊PID过程屮，计算机系统通过对模糊逻辑规则的结果进行处理、查表和运算，完成对PID参数的整定［3］。其工作流程如图2,其中e(A)表示误差，＞＜幻表示输出，r表示给记值。入口►取当前