鍋爐過熱汽溫的串級模糊控制系統(tǒng)

發(fā)布：2018-12-18 | 點(diǎn)擊：人次

摘要：鍋爐過熱汽溫的串級模糊控制系統(tǒng)資訊由優(yōu)秀的流量計(jì)、流量儀生產(chǎn)報價廠家為您提供。1引言過熱蒸汽溫度是鍋爐運(yùn)行質(zhì)量的重要指標(biāo)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(jī)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(jī)。更多的流量計(jì)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(tǒng)文章詳情。

1引言

過熱蒸汽溫度是鍋爐運(yùn)行質(zhì)量的重要指標(biāo)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(jī)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(jī)軸向推力增大而造成推力軸承過載，還會引起汽輪機(jī)末級蒸汽濕度增加，從而降低汽輪機(jī)的內(nèi)效率，加劇對葉片的侵蝕。所以鍋爐運(yùn)行中，必須保持過熱汽溫穩(wěn)定在規(guī)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(diào)節(jié)大都采用導(dǎo)前汽溫的微分作為補(bǔ)充信號的系統(tǒng)。其系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

針對過熱汽溫調(diào)節(jié)對象調(diào)節(jié)通道慣性延遲大、被調(diào)量反饋慢的特點(diǎn)，從對象調(diào)節(jié)通道找出一個比被調(diào)量反應(yīng)快的中間信號θ1作為調(diào)節(jié)器的補(bǔ)充信號，以改善對象調(diào)節(jié)通道的動態(tài)特性。動態(tài)時調(diào)節(jié)器根據(jù)θ1的微分和θ2這兩個信號而動作。但在靜態(tài)時（調(diào)節(jié)過程結(jié)束后）θ1不再變化，則dθ/dt=O，這時過熱器汽溫θ2必然恢復(fù)到給定值。實(shí)際使用中，中間信號θ1的引入在一定程度上確實(shí)提高了控制系統(tǒng)的動態(tài)特性，但是，由于系統(tǒng)運(yùn)行過程中，各種生產(chǎn)設(shè)備互相影響，隨機(jī)的擾動造成過熱汽溫θ2的波動。對于單機(jī)容量為30萬的機(jī)組，額定過熱汽溫為540℃±5℃，在頻繁的負(fù)荷變化和其它不穩(wěn)定工況下，尤其當(dāng)負(fù)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(chǎn)。同時，這些波動是無法預(yù)知的，更不能用精確的數(shù)學(xué)模型來描述?？紤]到模糊控制不需要對象精確數(shù)學(xué)模型，魯棒性好，特別適合于大滯后、時變、非線性場合。針對現(xiàn)場實(shí)際，我們提出一種鍋爐過熱汽溫的串級模糊控制系統(tǒng)。

2控制方案的設(shè)計(jì)

串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)是改善大慣性、純滯后系統(tǒng)調(diào)節(jié)質(zhì)量的有效方法之一，其控制系統(tǒng)如圖2所示。

圖2中F為減溫水流量調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)器采用比例調(diào)節(jié)；主回路采用混合型模糊控制器。除能盡快消除副環(huán)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(diào)節(jié)器采用混合模糊控制器，即由一個常規(guī)比例積分控制和一個二維模糊控制器并聯(lián)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(yīng)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(shù)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(guī)n調(diào)節(jié)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(guī)的PI調(diào)節(jié)器相結(jié)合，使控制系統(tǒng)既具有模糊控制靈活、響應(yīng)快、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又具有PI控制精度高的特點(diǎn)。

4仿真分析

設(shè)主副回路被控過程數(shù)學(xué)模型分別為：

利用MATLAB仿真軟件對兩個系統(tǒng)進(jìn)行了仿真比較。在MATLABCommandWindow下鍵人“simulink”，進(jìn)入SIMULINK可視化動態(tài)系統(tǒng)仿真環(huán)境。利用SIMULINK元件庫分別搭建具有導(dǎo)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(tǒng)中PI控制器，Kp設(shè)為2，Ti設(shè)為10，而在串級模糊控制系統(tǒng)中，副回路Kp設(shè)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(jié)果表明，過熱汽溫串級模糊控制系統(tǒng)與具有導(dǎo)前微分信號的汽溫控制系統(tǒng)相比，有較好的控制效果。由響應(yīng)曲線可知，前者無超調(diào)，而且響應(yīng)快，靜態(tài)誤差小，相應(yīng)精度高。

串級模糊控制系統(tǒng)對象的參數(shù)或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，能保持響應(yīng)的快速性以及無靜差、無超調(diào)的優(yōu)良性能，具有很強(qiáng)的魯棒性和適應(yīng)性。本文提出的控制策略為發(fā)電廠過熱汽溫控制提供了一個獨(dú)到的控制方案。

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