bp—pid在锅炉供回水压差系统应用

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1、BP—PID在锅炉供回水压差系统应用　　摘要：介绍热水锅炉供回水的特点，为实现高效供暖，热水锅炉供回水压差能跟踪外界温度变化，即气候补偿功能。BP-PID控制器结合BP神经网络和PID控制的优势，经过对其仿真，可知它对时变、耦合和大时滞的对象具有较好的控制效果。某供热锅炉供热厂的供回水应用BP-PID控制器取得很好效果。关键词：BP-PID热水锅炉BP神经网络气候补偿中图分类号：TP文献标识码：A文章编号：1007-9416（2013）03-0136-011引言PID控制器在工业中使用很广泛，大约85%的控制系统使用PID控制器，因为

2、它结构简单和形式固定，且在复杂的系统中有很强鲁棒性。随着控制理论发展，学者们提出了各种先进PID控制，如专家PID、模糊PID，神经网络PID等，在工程的实际应用中取得很好的效果。专家PID控制的缺点是需要专家知识，这些知识有时很难总结。模糊PID是将操作员的经验作为知识存入计算机中，来调节PID参数，缺点是没有这些知识控制无法进行。BP-PID是神经网络PID控制的一种，它很结合PID控制和BP神经网络优势，不需要过多经验知识。42热网系统热网系统主要有四部分：一是一次热网；二是二次热网；三是换热站；四是用户。锅炉的热水从供热锅炉出

3、来，经过循环水泵送入热网供水母管分配到各个换热站，在换热站进行热交换，热网的供水交换热量后流入热网的回水母管，再次进入供热锅炉加热，这是一次热网。热网中换热站是主要的装置，将一次热网的热量传递到二次热网；二次热网的中热水流入用户对用户进行供热。热网系统的目的是保证用户室内温度稳定合适的值。3BP-PID控制器的设计3.1热水锅炉供回水压差的模型BP-PID控制器应用于控制系统，系统框图如图1所示。热网是一个复杂的系统，无法建立实际模型的传递函数，但可以将热网的模型简化。被控对象近似数学模型：式中。3.2BP神经网络PID控制器实现步骤

4、该控制器控制算法归纳如下[1]：（1）确定BP网络的结构，即确定输入层节点数M和隐含层节点数Q，并给出各层加权系数的初值和，选定学习速率和惯性系数a，令k=l；（2）采样得到rin和yout，计算该时刻误差error=rin-yout；（3）根据前向BP网络计算各层神4经元的输入、输出，BP神经网络输出层的输出即为PID控制器的三个可调参数Kp、Ki和Kd；（4）计算PID控制器的输出u（k）；（5）进行神经网络学习，在线调整加权系数和，实现PID控制参数的自适应调整；（6）返回到步骤2。4仿真效果本文为证实BP-PID控制器的效果，

5、进行了仿真。选择正弦信号和阶跃信号作为rin（k）来观察控制系统。仿真效果显示在图2中。仿真结果表示BP-PID控制器的设计能满足快速响应和好的瞬态特性，在仿真环境中能达到目的。5应用BP-PID控制的效果某锅炉供热厂在其锅炉房内安装2台29MW燃气热水锅炉（锅炉出口压力P=1.49MPa，出水温度t=130°C），锅炉房内还有主厂房热力系统＼5号换热站＼循环冷却水等相应设备和系统。该锅炉供热厂在其调节循环水泵应用BP-PID控制，并根据气候变化实行气候补偿的跟踪控制。锅炉供热厂运行了一个供暖季节，对所供的用户进行抽样调查，95%用户

6、评价供暖效果非常好，用户的室内温度都能稳定在18摄氏度；同时与其他同负载锅炉供热厂的费用进行比较，燃气费用节约大约3%。6结语4BP-PID控制器利用BP神经网络超强的自学习和非线性逼近特性，使得PID控制器能够在线调整参数，实现自适应控制。通过BP-PID控制器在锅炉供回水压差系统的应用和仿真，可以得出BP-PID控制器具有结构简单、稳态精度高、过渡时间短、抗干扰能力强、鲁棒性好、自适应能力强等特点。弥补了常规PID控制参数整定难以及控制效果不理想的不足。将BP-PID控制器应用热水锅炉供回水压差系统，具有一定推广价值。参考文献[1

7、]刘金琨.先进PID控制及其MATLAB仿真[M].北京：电子工业出版社，2002.4