基于生物质 锅炉的模糊自适应pid控制系统仿真研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第41卷第1期锅炉技术VoI．4l，NO．12O1O年1月B0IIERTECHN0L0GYJan．，20l0文章编号：CN311508(2010)01—000904基于生物质锅炉的模糊自适应PID控制系统仿真研究孙君曼，谢泽会，李莉萍，冯广军(1．郑州轻工业学院电气信息工程学院，河南郑州450002；2．开封空分设备集团公司，河南开封475000)关键词：生物质锅炉；模糊自适应PID控制算法；Simulink摘要：在MATLAB／SIMULINK平台上，通过实验的方法建立了模糊自适应PID系统的仿真模型，给出了模糊自适应PID仿真的具体实现方法，并进

2、行生物质锅炉控制子系统仿真应用研究，通过常规PID控制算法与模糊自适应PID控制算法对干扰信号的反应过程仿真结果对比，表明了模糊PID控制策略使系统具有强抗干扰性、灵活性和适应性强的优点，又具有控制精度高的优势。中图分类号：X705文献标识码：A0前言中进行应用。1模糊自适应PID控制器的构成生物质能是指通过光合作用把太阳能转化为化学能后固定和储存在生物体内的能量，生控制系统的核心部分是模糊控制器，包括物质能源是一种理想的可再生清洁能源，来源模糊化、知识库、模糊推理、解模糊化和输入输广泛每年都有大量的工业农业及森林废弃物产出量化等部分。模糊化环节把输入的精确量转出，工业锅炉是煤炭消费大

3、户是环境的重要污化为模糊量，输入信号映射到相应论域上的一染源，发展生物质锅炉技术提高绿色可再生能个点后，将其转化为该论域上的一个模糊子源利用对促进我国节约型社会主义建设具有重集；知识库中包含了生物质锅炉应用领域中的要意义。使用废弃生物质压缩成型的颗粒燃料经验知识和要求的目标，通常由数据库和模糊的锅炉，替代燃煤燃油锅炉，因其使用清洁能规则库两部分组成，数据库主要包括各语言变源，具有节约能源、cO温室气体零排放、环保量的隶属度函数，尺度变换因子和模糊空间的性好符合国家能源发展战略而得到迅速发展，分级数等，规则库包括了用模糊语言变量表示但因其生物质燃料的特点给锅炉的控制系统带的一系列控制规则

4、，它们反映了控制专家的经来新问题。在生物质锅炉控制系统中，由于生验和知识；模糊推理是模糊控制器的核心，是物质燃料湿度、密度、种类及锅炉负荷变化等基于模糊逻辑中的蕴含关系及推理规则来进行干扰因素不确定性，以及时变性、非线性等因的；解模糊化是将模糊推理得到的控制量(模素，考虑将先进控制策略和传统PID控制相结糊量)变换为实际可用于控制的精确量，它包合的方案，进行生物质锅炉控制系统研究。模括两部分内容：(1)是将模糊的控制量经解模糊控制器不要求确定受控对象的精确数学模糊变换变成表示在论域范围的精确量；(2)是型，而根据控制规则组织控制决策表，由控制将表示在论域范围的精确量经量程转换变成实决策

5、表决定控制量的大小。这种将模糊控制器际的控制量。和传统PID控制相结合的控制策略，使系统具模糊自适应PID控制器是由可调整PID控有模糊控制的灵活性和适应性强的优点，又具制器和模糊控制器构成，在常规PID控制的基有PID控制精度高的优势。尤其适合于在具础上，以误差E和误差变化率Ec作为输入，通有干扰因素不确定性的生物质锅炉的控制系统过模糊推理输出K。，K．，K的调整值，以实现在收稿日期：200812—28作者简介：孙君曼(1969一)，女，副教授、在职博士研究生，主要研究网络化控制系统，复杂动态对象测控。学兔兔www.xuetutu.com1O锅炉技术第41卷线整定，满足不同的E和Ef

6、对PID参数K。、Ki和K的要求，而使被控对象具有良好的动、静态性能。图2输人变量E的隶属函数图1模糊自适应PID控制器的结构框图2模糊自适应PID控制器的实现2．1模糊自适应控制算法研究首先确定模糊控制器的维数，根据实际需要图3输入变量Ec的隶属函数确定各个输入、输出变量的变化范围，然后确定它们的量化等级、量化因子、比例因子；在每个变量的量化论域内定义模糊子集；确定模糊子集个数及每个模糊子集的语言变量，为各语言变量选择隶属度函数；确定模糊控制规则的原则是保证控制器的输出能够使系统输出响应的动静态性能达到最佳；编制模糊控制表，根据模糊控制规则和确定的输人、输出变量求出模糊控制器的输七p

7、出。这些输出值是PID参数的调整量，把它们与图4输出变量K的隶属函数输人量在1个表中按一定关系列出就构成了模糊控制表。PID3个参数一般是独立调整，所以有3个模糊控制表；把采样得到的偏差、偏差变化率经过整理后，代人模糊控制规则表，得出新的PID参数，再经过PID算法的计算就得出了最后的输出量，也就是系统的控制量；根据仿真效果或实验结果分析模糊PID的控制性能，再对量化因子和比例因子进行调整以达到理想的控制效果。图5输出变量K的隶属函数2．2各参