主汽温模糊控制器的设计

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1、第32卷第1期华雹我刁{：V0lI32No．12010年1月HuadianTechnologyJan．2010主汽温模糊控制器的设计段爱霞，黄永志，刘子玉(1．华北水利水电学院电力学院，河南郑州450011；2．河南电力试验研究院，河南郑州4500523．郑州市热力总公司，河南郑州450052)摘要：电厂主汽温控制对象有大惯性、长迟延、时变性的特点。为了提高火电机组的经济性和安全性，通常对主汽温控制系统提出较高的性能指标，但使用传统PID串级控制方法并不能取得更好的性能。为了改善主汽温PID控制器调节品质，运用模糊规则设计了一种新的模糊整定方法，介绍了基于MCS89C52

2、单片机的相应硬件电路结构与软件设计。仿真结果表明，该模式在变工况时，通过在线修正控制器参数使控制系统性能指标几乎不变，对工程应用有实际意义。关键词：主汽温；控制系统；单片机；模糊控制；大惯性中图分类号：TP13：TP273．3文献标志码：A文章编号：1674—1951(2010101—0035—04中，达到机、电、仪一体化，并且面向对象，能有针对O引言性地解决各项控制任务，可以获得最佳性能／价格现代电厂锅炉过热器是在高温、高压条件下工比，可以方便地实现多机控制和分布控制，因而在各作的，主汽温是整个汽水行程中工质的最高温度，对领域得到广泛应用和发展。在单片机大力发展和应电厂

3、的安全经济运行有重大影响。在火电厂运行过用日益广泛的今天，做一些这方面的探讨是有益的。程中，主汽温被控制对象不仅有大惯性、长迟延、时本文以MCS89C52单片机为基础，给出了火电厂主变的特点，而且影响主汽温的因素很多，如蒸汽流量汽温的一种模糊控制方式以及这种控制方式在变化、燃烧工况变化、锅炉给水温度变化、进入过热MCS89C52单片机上的实现。器的蒸汽焓值变化、流经过热器的烟气温度及流速1基于MCS89C52单片机的电路结构与接口的变化以及锅炉受热面结垢等。在工业控制过程中，系统稳定是一个先决条件，该硬件电路具有体积小、性能可靠、抗干扰能力一个不稳定的控制系统是不能正常工

4、作的，甚至会强且工作频率高、功能实现方便等特点。MCS89C52导致系统破坏。在我国火电厂热工过程控制中，单片机的结构及其接口如图1所示。它包括微处理95％以上的控制回路具有PID结构，主要是因为这器CPU、程序存储器EPROM、数据存储器RAM、输种控制策略结构简单且具有一定的鲁捧性。但在实际情况中，常规PID调节器难以满足其调节品质的要求，因此，研究和改善现有的控制方式显得尤为重要，并具有实用价值。模糊控制作为一种智能控制方式，在工业控制中逐步得到应用。模糊控制主要是克服由于过程本身的不确定性、非精确性和噪声带来的困难，因而在处理火电厂主汽温被控对象方面具有突出的优势

5、。模糊控制器不需要建立被控对象的精确数学模型，能够克服非线性因素的影响。因此，模糊控制技术很适合应用于火电厂主汽温调节系统这样复杂的系统中。单片机由于功能全面、体积小、价格低廉、开发工具完善、衍生产品丰富、大量的设计资源可以继承和共享，而且能方便地嵌入智能化控制设备和仪器塞筻三一塑塑一图1控制器硬件结构原理图收稿日期：2009—07—17·36·华电技术第32卷．L／输出口I／0、定时器／计数器、中断系统及特殊功霪能寄存器、串并行接口等。控制器的输入为给定的橱调节信号和反馈信号。I里鏖型里銮垄墨面虱甄函2主汽温模糊控制系统的组成图3模糊控制参数调节系统结构2．1模糊控制器

6、设计3输入输出的模糊集与论域确定模糊控制器有一维、二维和三维模糊控制器，其中典型的是二维模糊控制器，通常是用系统输出偏控制规则的设计是设计模糊控制器的关键，一差e和输出偏差变化率e作为控制系统的输入量。般包括3部分内容：选择描述输入输出变量的词集、在实际微机模糊控制系统中，需要先构造模糊控制定义各模糊变量的模糊子集及建立模糊控制器的控表。模糊控制表是根据系统的输入输出个数、隶属制规则。度函数及控制规则等决定的。模糊控制属于计算机3．I选择描述输入输出变量的词集智能控制的一种形式，该系统采用误差、误差的变化偏差e所对应的语言变量为E，将其分为8档：率为输入量，选择控制量的变

7、化为输出量的二维模负大(NB)、负中(NM)、负小(NS)、负零(NO)、正零糊控制器。模糊控制器的输人量是锅炉过热蒸汽温(PO)、正小(PS)、正中(PM)、正大(PB)，与此对应度与给定值之差(即偏差e)和偏差的变化率e，输取E的量化论域为[一6，+6]；出量是减温水量u。偏差变化率e所对应的语言变量为E，将其模糊控制系统的结构如图2所示，虚线包括的分为7档：负大(NB)、负中(NM)、负小(NS)，零部分为数字单片机模糊控制器，其功能由单片机用(ZO)、正小(PS)，正中(PM)、正大(PB)，与此对应取E的量化论域为[