鍋爐過熱汽溫的串級模糊控制系統

發布：2018-12-18 | 點擊：人次

摘要：鍋爐過熱汽溫的串級模糊控制系統資訊由優秀的流量計、流量儀生產報價廠家為您提供。1引言過熱蒸汽溫度是鍋爐運行質量的重要指標之一，過熱蒸汽溫度過高，可能造成過熱器、蒸汽管道和汽輪機的高壓部分損壞；過熱蒸汽溫度過低，會引起電廠熱耗上升，并使汽輪機。更多的流量計廠家選型號價格報價歡迎您來電咨詢，下面是鍋爐過熱汽溫的串級模糊控制系統文章詳情。

1引言

過熱蒸汽溫度是鍋爐運行質量的重要指標之一，過熱蒸汽溫度過高，可能造成過熱器、蒸汽管道和汽輪機的高壓部分損壞；過熱蒸汽溫度過低，會引起電廠熱耗上升，并使汽輪機軸向推力增大而造成推力軸承過載，還會引起汽輪機末級蒸汽濕度增加，從而降低汽輪機的內效率，加劇對葉片的侵蝕。所以鍋爐運行中，必須保持過熱汽溫穩定在規定值附近。

一般電廠，通過改變減溫水流量改變高溫過熱器的入口汽溫，從而影響過熱器出口汽溫。由于大型鍋爐的過熱器管路很長，因此，它是一個大慣性帶純滯后的對象。目前電廠對鍋爐過熱汽溫調節大都采用導前汽溫的微分作為補充信號的系統。其系統原理圖如圖1所示。

針對過熱汽溫調節對象調節通道慣性延遲大、被調量反饋慢的特點，從對象調節通道找出一個比被調量反應快的中間信號θ1作為調節器的補充信號，以改善對象調節通道的動態特性。動態時調節器根據θ1的微分和θ2這兩個信號而動作。但在靜態時（調節過程結束后）θ1不再變化，則dθ/dt=O，這時過熱器汽溫θ2必然恢復到給定值。實際使用中，中間信號θ1的引入在一定程度上確實提高了控制系統的動態特性，但是，由于系統運行過程中，各種生產設備互相影響，隨機的擾動造成過熱汽溫θ2的波動。對于單機容量為30萬的機組，額定過熱汽溫為540℃±5℃，在頻繁的負荷變化和其它不穩定工況下，尤其當負荷有較大的變化幅度時，過熱汽溫的波動甚至超過允許的變化范圍，影響到電廠的安全生產。同時，這些波動是無法預知的，更不能用精確的數學模型來描述。考慮到模糊控制不需要對象精確數學模型，魯棒性好，特別適合于大滯后、時變、非線性場合。針對現場實際，我們提出一種鍋爐過熱汽溫的串級模糊控制系統。

2控制方案的設計

串級調節系統是改善大慣性、純滯后系統調節質量的有效方法之一，其控制系統如圖2所示。

圖2中F為減溫水流量調節閥。為了保證副回路的快速性同時中間變量并不要求無差，所以副調節器采用比例調節；主回路采用混合型模糊控制器。除能盡快消除副環外的擾動之外，還可以校正汽溫偏差，保證汽溫控制的精度。

3模糊控制算法

在本控制方案中主調節器采用混合模糊控制器，即由一個常規比例積分控制和一個二維模糊控制器并聯而成。二維模糊控制器的基本框圖如圖3所示。

控制器模糊變量的子集分別定義為：

E={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}

DE={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}

U={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}

量化處理相應論域如下：

E={-3，-2，-1，0，1，2，3}

DE={-3，-2，-1，0，1，2，3}

U={-3，-2，-1，0，1，2，3}

輸入量E，DE及輸出U模糊集的隸屬函數為三角形。

本控制器模糊決策采用Mamdani型推理算法，逆模糊采用重心平均法（Centroid）獲得精確的控制輸出量u1。

常規n調節器算法：

混合型模糊控制器的輸出u=u1+u2。如此將模糊控制與常規的PI調節器相結合，使控制系統既具有模糊控制靈活、響應快、適應性強的優點，又具有PI控制精度高的特點。

4仿真分析

設主副回路被控過程數學模型分別為：

利用MATLAB仿真軟件對兩個系統進行了仿真比較。在MATLABCommandWindow下鍵人“simulink”，進入SIMULINK可視化動態系統仿真環境。利用SIMULINK元件庫分別搭建具有導前微分信號的過熱汽溫控制仿真框圖和過熱汽溫串級模糊控制仿真框圖。前者系統中PI控制器，Kp設為2，Ti設為10，而在串級模糊控制系統中，副回路Kp設為3.5，主回路中模糊控制的量化因子Ke，Kec，Ku分別為2.2，0.6和1。其PI控制中，Kp=0.2，Ti=10。

仿真結果表明，過熱汽溫串級模糊控制系統與具有導前微分信號的汽溫控制系統相比，有較好的控制效果。由響應曲線可知，前者無超調，而且響應快，靜態誤差小，相應精度高。

串級模糊控制系統對象的參數或結構發生變化時，能保持響應的快速性以及無靜差、無超調的優良性能，具有很強的魯棒性和適應性。本文提出的控制策略為發電廠過熱汽溫控制提供了一個獨到的控制方案。

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鍋爐過熱汽溫的串級模糊控制系統