基于炉膛辐射能信号的锅炉燃烧控制系统新策略研究

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1、第31卷第8期华电技术Vo1．31No．82009年8月HuadianTechnologyAug．2009基于炉膛辐射能信号的锅炉燃烧控制系统新策略研究李凤翎，王秀霞，张将军，李静(1．华北电力大学控制科学与工程学院，河北保定071003；2．山西河曲鲁能发电有限公司，山西河曲036500)摘要：利用现有的炉膛三维温度场可视化研究成果，引入炉膛辐射能信号作为中间被调量构成串级控制系统。采用遗传算法对模糊控制器进行优化，将其控制策略应用到燃烧控制系统中的汽压控制子系统并进行了仿真试验，利用其结果验证了该算法的可行性。关键词：炉膛辐射能信号；模糊控制；燃烧

2、控制系统；燃烧率；直流锅炉中图分类号：TP13：TK227．1文献标志码：A文章编号：1674—1951(2009)08—0001—03表1模糊控制规则1燃烧控制与控制策略对于锅炉燃烧过程控制系统来说，炉内辐射能信号能够快速反映入炉燃料的变化，本文采用辐射BPVBPVBPBPV上JZZ能信号代替燃料量信号，利用遗传算法对模糊控制NMPVBPMPMPSPZZNZ进行优化，如图l所示。NSPBPMPSPZZNZNVSZPSPSPZZNZNSNSPSPVSPZZNZNSNMNBPMPZZNZNSNMNMVNBPBZNZNVSNSNBNVBNVI3注：表中数码

3、是E，Ec给定情况下的模糊控制器输出量U。图1主汽压系统控制框图z(“)=max(min(min(ix()，．图l中导前区、惰性区对象分别为lj：H(E))，IX(u)))。(5)G2㈣=等，采用非线性的加权平均判决法对控制输出量进行解模糊化G(5)：s。．s+2．195X10-2S+2．818X10l(IX：(u)一IX。(“))udu(2)／tu=J-——————————一。(6)f((u)一tx。(“))du2燃烧系统模糊控制器的设计及遗传优化2．2模糊控制器控制规则的优化设计2．1模糊化、模糊推理和解模糊化】由锅炉燃烧系统控制对象是非线性、大时

4、延系选取的隶属函数应尽可能简单。本文的系统采统，本文采用ITAE指标最小原则和模糊控制规则用正态隶属函数进行模糊化。正态分布隶属函数相容性系数的评价理论建立和优化锅炉燃烧系统模IX()：exp(一(一0)／b)，b>0。(3)糊控制器的规则库，模糊一PID串级控制系统模型模糊推理规则采用线性对称规则如图2所示。IfE：XandEc=thenU=Z。(4)模糊控制规则见表1。由模糊规则的条件，控制输出的隶属函数可表示为图2模糊一PID串级控制系统模型收稿日期：2009—04—09在控制规则的优化中采用如图3所示的常规模·2·华电技术第31卷糊控制器和PI

5、D组成的串级控制方式。被控对象的l±一—e阳my(t踞)

6、择操作，这图3控制规则优化过程仿真图种方法一只z能提高种群的平均适应度，并不能产生更表2调整后的模糊控制规则优个体，减少群体多样性，易导致产生超级个体，本文采用改进算法：(1)计算当前群体中各个体的适应度值，将适应值最大的保留到一个不参与交叉、变异操作的变量TEM中；(2)将剩余个体用经典赌轮法进行选择，执行交叉、变异操作，产生下一代种群；(3)将选择出来的个体按适应度值大小排序，如果最优个体优于TEM中的个体，那么将其替换TEM中个体，否则不变；(4)删除掉1～2个适应度值最差的个体，随机注：表中数码是E，Ec给定情况F的模糊控制器输出量U。产生l～

7、2个个体加入到群中。2．3模糊控制器参数的遗传优化2．3．3交叉采用遗传算法对量化因子、比例因子K及交叉是遗传算法群体进化的主要途径，交叉算积分环节的积分系数_4进行优化。子的设计直接影响到遗传算法的性能。经典的标准Ke=n／x，(7)遗传算法多采用单点交叉，后来人们将单点交叉进Ko=m／x，(8)行推广提出了2点交叉和多点交叉。多点交叉可以K=Yu／l。(9)有效的扩大搜索空间的范围，提高遗传搜索的效率。本文采用十进制编码来实现被优化的模糊控制一致交叉是新近提出的一种交叉方法。在该方法器参数编码J。模糊控制器有4个参数需要寻优，中，从交叉的2个父代染

8、色体中以一定的概率随机量化因子、积分环节的积分系数K一比例因子K选取2个或多个等位基因，进行交