模糊控制技术在分解炉温度控制中的应用.pdf

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1、中图分类号：TQ172文献标识码：B文章编号：1007—0389(2014)03—61—02模糊控制技术在分解炉温度控制中的应用李洪林(合肥水泥研究设计院，安徽合肥230051)示。为了防止模糊控制器和PID控制器在切换点附1分解炉温度及其控制近来回切换，影响控制系统的稳定，这里采用滞环比分解炉是新型干法水泥生产中的一个重要组成较器来实现两种控制策略的切换。当温度偏差部分，主要承担煤粉燃烧、气固换热和碳酸盐分解的Iel≤5℃时采用PID控制，当温度偏差Iel≥10qC时任务。入窑生料分解率的稳定性直接影响着水泥熟采用模糊控制，当温度偏差5℃

2、解率的稳定性本身又受分解略保持不变。炉温度的控制。根据水泥生产工艺要求，分解炉温度一般控制在850℃到900oC之间。温度过高会使碳酸钙在分解炉内的过度分解产生液相，易造成分解炉及预热器堵塞；温度过低则会使碳酸钙在分解炉内分解不充分，增大窑内负担。故分解炉的温度控制是新型图1模糊PID复合控制框图干法水泥生产过程烧成系统热工制度稳定的关键。影响分解炉温度的因素有很多，生料喂料量、三3模糊控制器设计次风温和喂煤量都会对分解炉温度产生影响。根据水泥生产工艺技术及操作经验，在正常生产时三次分解炉温度模糊控制采用双输入单输出结构的风阀一般较少调节而生料喂料量也基本保持稳定，模糊控制器，输入变

3、量分别为温度偏差e和温度偏所以主要通过调节喂煤量来控制分解炉温度。目前差变化率ec，输出变量为转子秤给定值调节量。国内大多数水泥厂都采用传统的PID控制，即根据根据水泥生产工艺，温度偏差e的物理论域设分解炉温度的实际值与设定值的差值来实时调节喂为I_50℃，50℃]，温度偏差变化率ec的物理论域设煤转子秤的给定，温度偏低时需要增加喂煤量，温度为【-25，25]，转子秤给定值调节量的物理论域偏高时需要减少喂煤量。PID控制器虽然结构简单『一0．6t／h，0．6t／h]。对应的模糊论域E、EC、都设为容易实现且稳态精度高，但对于分解炉温度控制这【_-6，6]，模糊子集均设为{NB、NM、

4、NS、ZO、PS、PM、一类大惯性、大时滞的时变系统控制效果不十分理Psl，分别表示负大、负中、负小、零、正小、正中、正想，尤其是在系统受到大的扰动时响应速度偏慢，容大。温度偏差e的量化因子Ke=6／50=0．12，温度易产生振荡。偏差变化率eC的量化因子Kec=6／25=0．24，喂煤模糊控制具有动态响应快、适应性强、不依赖被量给定值调节量的比例因子Ku=0．6／6=0．1。为控对象的准确数学模型等优点，但其稳态误差较了减小运算量，输入输出变量的隶属函数均选择三大。针对分解炉温度控制，研究采用模糊PID复合角形隶属函数。控制器，将模糊控制和传统PID控制结合起来，在不模糊控制规则是

5、模糊控制器的核心，根据操作同的控制阶段采用不同的控制策略，从而实现了两人员的实际操作经验得出相应的模糊控制规则。例种控制器的优势互补。即：当温度实际值与设定值如当温度偏差模糊量E为NB(负大)，温度偏差变化的偏差较大时，为增强系统的响应速度，采用模糊控率模糊量EC也为NB(负大)时，说明实际温度值正制来调节喂煤量；当温度偏差较小时，为提高系统的朝着低于设定值的方向继续加速下降，这时需要增控制精度，采用PID控制来调节喂煤量。加喂煤量来升高分解炉温度，所以喂煤量给定值模糊量设为PB(正大)。根据专家经验得出的模糊2分解炉温度模糊PID复合控制模型控制规则见表1。分解炉温度的模糊PID复

6、合控制框图如图1所根据上述规则，利用Mamdani法进行模糊推理，水淀工疆一61—表1模糊控制规则表计自定义功能块FB1200：CTRL—FUZZY实现模糊控制即可。模糊控制功能块FB1200设计采用模块化编程，由三个功能FC1200、FC1201、FC1202和一个数据块DB400组成。其中：FC1200完成输入量的模糊化，将温度偏差e和偏差变化率ec转换成模糊量E和EC；FC1201完成模糊推理及清晰化，根据模糊控制规则得出输出模糊量U，FC1202完成输出量的解模糊化，将转化成喂煤给定值调节量。利用重心法进行清晰化，得出调节模糊量，乘上PCS7中利用RS触发器功能块实现温度偏差

7、的比例因子Ku即可得到最终转子秤喂煤给定值的调滞环比较来切换不同的控制器，当温度偏差小于节量。5cI二时，最终输出结果取自PID控制器的输出，当偏差大于10~C时，输出结果来自模糊控制器的输出。4模糊PID复合控制器仿真6结论为验证所设计控制器的性能，在Matlab环境中利用Simulink仿真软件分别构建了基于PID控制针对分解炉温度控制系统具有时变、非线性及器、模糊控制器和模糊PID复合控制器的分解炉温大时滞等特点，传统PID控制器难以获得良好的控度控