基于模糊自适应PID控制的锅炉过热蒸汽温度控制系统.pdf

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1、第7期机械设计与制造2010年1只MachineryDesign&Manufacture173文章编号：1001—3997(2010)07—0173—02基于模糊自适应PID控制的锅炉过热蒸汽温度控制系统韦庆志李正明孙俊(江苏大学电气信息工程学院，镇江212013)Temperaturecontrolsystemofsuperheatedsteamofboilerbasedonfuzzyself——adaptivePIDcontrolWEIQing-zhi，LIZheng-ming，SUNJun(Dept．ofElectricandInformationEngineeringof

2、JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China)【摘要】锅炉过热蒸汽温度控制具有大惯性、纯延迟、时变性难以控制等特点，针对这种情况本文在常规PID串级控制的基础上，构成了模糊自适应PID串级控制系统，仿真对比表明该系统和常规PID控制系统相比超调量小，调节时间短，振荡周期短，平稳速度快，精度高，而且系统的静、动态特性都较好，控制效果好，自适应能力强。关键词：过热蒸汽；温度控制；PID控制；模糊自适应PID控制【Abstract】Thetemperaturecontrolsystemofboilerhastheproblemofgreatinerti

3、a，puredelay，time-varyingparametersandSO012．Inordertoimproveitscontrolpe(orm~e，asuperheatedsteamtemper—aturecontrolsystemisdesignedbasedonfuzzyseIf-adaptivePIDserialcontro1．ComparingwithtraditionalPIDserialcontrol，thiscontrolsystemhassmallovershoot，shortadjustmenttime，smoothisfast，劬GCCI~-racy，

4、andthestaticanddynamiccharacteristics，controlperformanceandself-adaptivecapacityarebetter．Keywords：Superheatedsteam；Temperaturecontrol；PIDcontrol；Fuzzyserf-adaptivePIDcontrol中图分类号-TH16，TP368．1，TK3文献标识码：A1引言3模糊自适应PID控制系统过热蒸汽温度是锅炉的主要参数之一【l1，对设备运行的安全3_1模糊自适应PID控制器结构性和经济陛有很大的影响。通常过热管正常运行温度接近过热管传统

5、PID控制系统投运过程中参数整定困难，操作者的经验材料所允许的最高温度，如果过热蒸汽温度过高，过热器容易损很难被精确描述，控制进程中各种信号量以及评价指标不易定量坏，造成汽轮机内部器件过度热膨胀，严重影响运行安全。过热蒸表示，很难建立对象模型，工况的变化也常常使控制系统偏离工汽温度过低，设备效率下降，汽轮机最后几级蒸汽湿度增加，造成作点，致使整定好的系统品质恶化。模糊自适应整定PID控制算法汽轮机叶片磨损，因此需将过热蒸汽温度控制在允许的范围内。可以有效解决锅炉过热蒸汽温度控制系统大惯性、纯延迟、时变然而过热蒸汽温度控制中，被控对象具有非线性、时变性、滞后性性难以控制等问题。过热

6、蒸汽温度调节系统原理图，如图2所示。等特点，而且温度控制易受被控对象、环境等因素的影响，难以确立精确的数学模型，难以选择控制器的参数。采用传统的PID控制难以得到满意的动态响应特性，因此本文建立了模糊自适应PID串级控制系统，提高了系统对非线性、时变性和不确定性等的处理能力，使控制效果得到了明显的改善。2系统硬件设计系统硬件总体设计框图，如图1所示。图2过热蒸汽温度调节系统原理图Fig．2superheatedsteamtemperaturecontrolsystemdiagram自适应模糊PID控制器是在PID算法的基础上，以误差e和匦卜ARM9误差变化率eC作为输入，利用模糊

7、规则进行模糊推理，查询模糊矩阵表进行参数调整，来满足不同时刻的e和ee对PID参数自匦卜处理器整定的要求。利用模糊规则在线对PID参数进行修改，便构成了AT91RM920o自适应模糊PID控制器，其结构框图，如图3所示。图1系统总体设计框图3．2PID控制器参数自整定原则Fig．1overalldesigndiagram采用计算机实现的PID控制算法，其离散PID控制规律为：★来稿日期：2009～09—19174韦庆志等：基于模糊自适应PID控制的锅炉过热蒸汽温度控制系统第7期k