基于遗传算 法及模糊理论的循环流化床锅炉燃烧控制研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第45卷第5期锅炉技术VoL45，NO．52014年9月B0ILERTECHN0I0GYSept．，2014基于遗传算法和模糊理论的循环流化床锅炉燃烧控制研究张小桃，郝欲明，张磊洋(华北水利水电大学电力学院，河南郑州450O45)摘要：为改善对循环流化床锅炉燃烧过程的控制品质，提出了一种循环流化床燃烧模糊控制方案，并基于遗传算法对模糊控制规则进行了优化研究。仿真结果表明：通过与传统的模糊控制比较，基于遗传算法优化后的循环流化床锅炉燃烧模糊控制系统的控制效果在超调量、调节

2、时间等动态特性方面优于优化前的模糊控制系统，控制品质令人满意。关键词：循环流化床锅炉；燃烧系统；模糊控制；遗传算法；仿真研究中图分类号：TK223．7文献标识码：A文章编号：1672—4763(2014)05—0036-050前言真研究与传统的模糊控制进行了比较。1循环流化床锅炉燃烧模糊控制系统的循环流化床锅炉燃烧系统是一个具有复杂设计性、多变性、非线性和强耦合性等特点的控制对象，常规的PID控制很难实现良好的控制效1．1循环流化床锅炉燃烧模糊控制系统果l1]。目前，国内外很多学者和研究人员开始结循环流化

3、床锅炉燃烧系统分为床温和主蒸合经典控制理论、现代控制理论等对循环流化床汽压力控制2个独立的子系统，循环流化床锅炉锅炉的自动控制系统进行研究和改进_2]。Fu_3]燃烧模糊控制简化原理图如图1所示。提出把被控对象的偏差及偏差的变化率作为输n入对床温进行在线整定，设计了一种可以融合模一，上．一一1一～一匿一＼／、＼／糊控制的自整定PID算法对循环流化床锅炉床辞}炉燃烧条纷／＼e控攀温进行控制；吴庆彬E胡设计一种自校正模糊控制蒸／＼，／＼＼器应用到循环流化床锅炉燃烧控制中，并利用遗__1望Y2传算法对模糊控制中

4、的量化因子、输出控制比例图1循环流化床锅炉燃烧模糊控制系统简化原理图因子及加权因子进行多参数选优；胡益民等E提图1中，r、r。分别为床温、主蒸汽压力的出一种基于BP算法的人工神经网络解耦控制策略，在应用到循环流化床锅炉的燃烧控制中时，给定值；、分别为床温控制器和主蒸汽压力控制器输出的控制量；B、V分别为给煤量和成功解决了床温和主蒸汽压力的耦合问题。马素霞等通过分析输入输出变量问的关系，设计一次风量；0、分别为床温和主蒸汽压力的实际值。了循环流化床锅炉燃烧系统的多变量控制系统，模糊控制器结构如图2中虚线框内

5、所示。并利用遗传算法对循环流化床锅炉燃烧控制系本文采用的是二维模糊控制器，选取系统偏差e统和负荷控制系统中的参数进行了优化。本文针对75t／h循环流化床锅炉，提出了一和偏差变化率ec作为输入变量，输出量为AK、AK和AK，通过输出实时的AK、AK和AKd种循环流化床燃烧模糊控制方案并进行设计，采来整定PID的K、K和K3个参数。用遗传算法对模糊控制规则进行优化，并通过仿收稿日期：2013—08—22基金项目：河南省教育厅自然科学研究计划项目(2011A140014)；河南省科技发展计划(112102210

6、281)作者简介：张小桃(1967一)，女，教授，博士，主要从事热工控制以及能源利用方面的研究。学兔兔www.xuetutu.com第5期张小桃，等：基于遗传算法和模糊理论的循环流化床锅炉燃烧控制研究37G(z)一2exp(一)(1)~／naz。式中：——高斯函数的数学期望值；——高斯函数的均方差。模糊变量隶属函数NM、NS、ZE、PS、PM图2模糊PID控制器结构图选用灵敏度高且在论域范围内均匀分布、等距离的三角函数。三角函数计算公式如下：模糊控制器选用误差e和误差变化率ec及AK、AK和AK的论域范围

7、定义如下：e和ecI，n≤z≤6f(x，口，b，c)一lc，“(2)的论域范围为{一6，一5，一4，一3，一2，～1，0，1，{呈，6≤z≤c2，3，4，5，6)，AK、△K和AK的论域范围为{一3，一2，一1，0，1，2，3}。式中：(n，6)，(6，c)——三角函数中．7C的取值区间。语言变量的模糊集由7个模糊子集组成的1．2模糊控制器的规则集合：模糊控制规则的设计是模糊控制设计中的{NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB}。关键，模糊规则的设计主要是根据操作者的经模糊变量隶属函数NB、PB选用高斯

8、函数，验、根据现场实验数据等。常用的控制规则如表高斯函数计算公式：1所示。表1△J(。、△J(，和zlka的自整定模糊控制规则表1．3模糊推理系统及去模糊化Kd—K+△Kd(6)根据上述方式设计模糊控制规则后，需要进式中：K、K和K——PID参数的初始取值；行模糊推理计算和去模糊化。AK。、AK和△Kd——PID参数的增值；采用加权平均法对模糊推理得到的模糊集K、K和K——P1D参数的终值。合进行去模糊化，加权平均法的计算公式