模糊内模p id在锅炉主蒸汽温度系统中应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com第45卷第6期锅炉技术Vo1．45，NO．62014年11月B0ILERTECHN0L0GYNOV．，2O14模糊内模PID在锅炉主蒸汽温度系统中应用王小龙(南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京211816)摘要：工业上常采用串级PID控制锅炉主蒸汽温度系统，但是参数调节比较复杂，而且要多次试凑才能得到。主要采用IMC—PID控制理论进行PID参数设定，只需调节一个滤波器参数，使得工业控制大为简便，而且具有内模控制特性。然后再将模糊理论应用于比例通道的加权误差调节，能够减小反向超调量，大大降低了对系统的冲击，最后利用仿真证明该方法

2、具有一定的实用性。关键词：主蒸汽温度；串级控制；内模控制；模糊控制中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1672—4763(2014)06—0032—030前言锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程必0---L圈一不可少的重要动力设备，其所产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需的热能。但随着一d工业生产规模不断扩大，生产过程不断强化，生产设备不断更新，为了确保安全，稳定生产，因此锅炉设备的自动控制显得更加重要。锅炉主蒸图2等效的内模控制结构图汽温度控制是其中的一个难点，温度过高或过低其中，G。M为内模控制器，G。为控制对象，G都将对安全生产和生产质量有所影响_】

3、]。本文为对象模型。r为输入，Y为系统输出，d为干扰采用内模PID算法对锅炉主蒸汽温度进行控制，信号，U为控制信号，d为反馈量。并采用模糊控制对滤波器参数进行调节，最后并将辅助调节器、导前区和惰性区通过最小二与串级控制进行仿真比较，说明所提方法具有较乘法拟合成一阶加时滞的控制对象，设一阶加时好的控制效果。滞对象表达式为：1IMC-PlD控制原理G一P(1)内模控制原理图如图1所示，经过转换后化选择低通滤波器简成如图2所示的结构图。厂一高(1+s)，一(2)～则内模控制器为GIMc一(3)计算得到经典控制器C==GIMCTs+1——1--GT—MCG一二(4)m选择常用PI

4、D控制器的形式为图1内模控制结构图GP1D—K++Ks(5)收稿日期：2013—1Z一1O作者简介：王小龙(1988一)，男。在读硕士，主要从事先进控制及其应用的研究。学兔兔www.xuetutu.com第6期王小龙：模糊内模PID在锅炉主蒸汽温度系统中应用33选取一阶Pade近似等效：由于比例增益K。能够改善系统的超调量和调节时间，为了克服常规PID系统不足，在系统e咄一㈤中引入加权常量系数b(6<1)，则PID的表达式则：可以表示为：c一丽KsK1050s)K。(+)(+一050s)(7))一Kpem∽+K+Ki删r⋯)．(1一．．根据麦克劳林展开式将经典控制器C展开

5、式中：e=by。(￡)一(￡)。得到如下的形式后，再与G肿控制器等效。但是由于使用的加权系数为常数，这使得其0s~+0．50s+Ts+1r一1[0．5T＼。s＼05kKOsK0K』．_十．十．他性能指标达到良好时，而导致上升时间增大[。根据文献[3]选择动态加权系数b(t)，：一1IQ(0)+Q，(o)+．．．](8)IJ依靠模糊系统和利用系统误差e(￡)和误差变化ec(t)来决定加权系数的值，即6()===叫+厂()，其：=：K+焘+Kas中0<叫≤1。该方法能够减小上升时间的同时引设P为经典控制器分子展开式P()一入较大的反向超调量，从而弥补上述的缺陷。系0．5TOs

6、。+O．50s+Ts+1；q为经典控制器分母除统结构如图3所示。以5后的展开式q(s)一0．5；．KOs-I-KO+,~K则式中：Q(O)=(9)巡巡(O)一1图3改进后模糊PID系统结构图q(0)一KO+AKP(O)一0．50+T模糊控制器的输入和输人选择三角形隶属q(0)一0．5AKO度函数，其中P()和ec()隶属度函数输入相同，(o)一TO定义了5个语言子集{负大(NB)，负小(NS)，零(o)一。(Z)，正小(PS)，正大(PB))，输出f(≠)定义了9所以得到：个语言子集{负极大(NVB)，负大(NB)，负中K一Q(o)={(NM)，负小(NS)，零(Z)，正

7、小(PS)，正中(PM)，正大(PB)，正极大(PVB))隶属度函数如图4(a)、K。一Q(O)一K(A+)4(b)所示。并分别用量化因子K、K和比例因K一一子K。使得输入、输出论域限定在[一1，1]。模糊化简后的PID控制器比传统PID控制器相规则见表1。比，它具有内模控制器的特性而且只存在一个调节参数(PID存在3个调节参数)，大大化简了设计控制的时间。2模糊内模PID控制器的设计PID控制器在时域方面的表达式为：“(￡)一Ke(￡)+K+K(r)如(10)式中：P(￡)——系统误差“(￡)——控制变量；e、eCK。、Ki