基于MCGS的熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)組態(tài)燃燒控制系統(tǒng)

1、題 目：基于mcgs的熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)組態(tài)-燃燒控制系統(tǒng)畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構的學位或學歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日期： 使用授權說明本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印

2、刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日 期： 學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名： 日期： 年 月 日學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、

3、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權 大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項1.設計（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關鍵詞4）外文摘要、關鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結論7）參考文獻8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）2.論文字數(shù)要

4、求：理工類設計（論文）正文字數(shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫2）工程設計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應符合國家技術標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫3）畢業(yè)論文須用a4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設計（論文）2）附件：按

5、照任務書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復印件）次序裝訂3）其它基于mcgs的熱電廠鍋爐控制系統(tǒng)組態(tài)燃燒控制系統(tǒng)摘 要燃料燃燒技術在國民經(jīng)濟的發(fā)展，尤其在能源工程中起著十分重要的作用。人類社會對于能源的消耗，一直在穩(wěn)定的增長，現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，更明顯的刺激了能源的消耗。在我國，能源利用很不合理，能源的利用效率低，浪費大，國民經(jīng)濟的單位產(chǎn)值能耗指標很高。造成這種情況的原因是多方面的，燃燒設備的低效率是其中一個重要的因素。因此發(fā)展新型燃燒技術，提高用能設備的運行效率具有十分重要的意義。循環(huán)流化床鍋爐（cfbb）是近年來發(fā)展起來的新一代高效、低污染的清潔燃煤技術。循環(huán)流化床鍋爐在汽溫控制和水位控制方面

6、和煤粉鍋爐基本相同，而其燃燒系統(tǒng)與煤粉爐差別較大，循環(huán)流化床鍋爐在風量控制方面既要保證燃料與控制的比例又要保證床溫在一定的范圍內(nèi)，因此床溫控制系統(tǒng)和床壓控制系統(tǒng)是循環(huán)流化床鍋爐所特有的。本設計以循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)為研究對象，對燃燒過程采用交叉限幅燃燒控制系統(tǒng)，應用集散控制系統(tǒng)（dcs）對燃燒控制進行研究與設計，對提高循環(huán)流化床鍋爐自動化水平做了有益的嘗試。同時利用mcgs組態(tài)軟件對自動控制系統(tǒng)進行監(jiān)控。關鍵詞：燃燒控制系統(tǒng)；循環(huán)流化床；mcgs；dcscontrol in thermoelectricity power-plant boiler based on mcgs combus

7、tion control systemabstractthe technique of combustion plays a great important role in the development of national economy especially in energy engineering. the consumption of the energy is instability increasing of society and with the development of modern industry, the requirement of the energy b

8、ecome more and more obvious. in our country, the means which the energy utilized is unreasonable to some extent together with low efficiency, high waste, and the energy consume for unit production of the national economy is very high. researches indicate that the reason results in these is various,

9、among which low function efficiency of the burning equipment is the most important factor. therefore it is essential to develop the new burning technique and increase function efficiency of the equipment. cfbb is a new clean coal combustion technology that is of high efficiency and low pollution in

10、the world. compared with the pulverized-coal boilers, they are the same in the steam temperature control and the steam drum level control. but there are obvious differences in the combustion control system, and in the air flow control of the cfbb its to be sure that the bed temperature is in certain

11、 bound as well as the proportion of coal to control. therefore, the bed temperature control system and bed pressure control system are peculiar to cfbb.this design takes the cfbb combustion control system as research object，uses the cross and range limiting control scheme system for the combustion p

12、rocess, and uses the distributed control system (dcs) for the research and design of combustion control, the work provides a good trial on enhancing automation level of the cfbb. the following works are focused. and using mcgs software for automatic control system to monitor and control.key words: c

13、ombustion control system; circulating fluidized bed boiler; mcgs;distributed control system目 錄摘 要iabstractii第一章 引言11.1火力發(fā)電概述11.2火電廠簡介11.2.1火電廠工藝流程11.2.2火電廠設備介紹21.2.3火電廠各個系統(tǒng)概述41.3設計思想6第二章 過程控制技術72.1常規(guī)控制系統(tǒng)72.1.1單回路控制系統(tǒng)72.1.2串級控制系統(tǒng)92.1.3比值控制系統(tǒng)92.1.4前饋控制系統(tǒng)102.1.5時滯補償控制系統(tǒng)112.1.6選擇性控制系統(tǒng)122.2智能控制系統(tǒng)132.2.1

14、模糊控制132.2.2專家規(guī)則控制142.2.3神經(jīng)網(wǎng)絡控制16第三章 循環(huán)流化床鍋爐燃燒控制系統(tǒng)183.1循環(huán)流化床鍋爐的發(fā)展概況183.2循環(huán)流化床鍋爐簡介183.2.1循環(huán)流化床鍋爐定義183.2.2循環(huán)流化床鍋爐結構193.2.3循環(huán)流化床鍋爐工作原理193.3燃燒過程有關參數(shù)的影響203.3.1循環(huán)流化床風速和風量203.3.2給煤213.3.3床料高度223.3.4過剩空氣系數(shù)223.3.5爐膛負壓233.3.6床溫233.3.7負荷243.3.8循環(huán)倍率變化的影響253.3.9其他因素的影響253.4燃燒控制系統(tǒng)263.4.1燃燒控制系統(tǒng)的基本任務及系統(tǒng)應解決的問題263.4.2

15、雙交叉限幅燃燒自動控制系統(tǒng)273.4.3煙氣含氧量的閉環(huán)控制系統(tǒng)303.4.4爐膛負壓及安全控制系統(tǒng)33第四章 鍋爐自動控制系統(tǒng)的選擇354.1控制系統(tǒng)概述354.1.1幾種控制系統(tǒng)的功能比較354.1.2控制系統(tǒng)的性能比較364.1.3控制系統(tǒng)的價格比較364.1.4 dcs控制系統(tǒng)方案的確定364.2 jx-300x控制系統(tǒng)概述374.2.1系統(tǒng)組成與結構374.2.2系統(tǒng)特點384.2.3系統(tǒng)的性能要求394.3 jx-300x控制系統(tǒng)硬軟件組成404.3.1控制站硬件組成404.3.2多功能站和操作站的硬件組成41第五章 設備選型及監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)425.1 設備選型425.1.1 傳感器

16、425.1.2 變送器435.2 mcgs組態(tài)軟件簡介455.2.1 軟件簡介455.2.2 mcgs腳本程序465.2.3 腳本語言編輯環(huán)境465.3 mcgs監(jiān)控系統(tǒng)圖47全文總結50參考文獻51附錄儀表選型52致謝53第一章 引言1.1火力發(fā)電概述火力發(fā)電廠是利用化石燃料燃燒釋放的熱能發(fā)電的動力設施，包括燃料燃燒釋熱和熱能、電能轉換以及電能輸出的所有設備、裝置、儀表器件，以及為此目的設置在特定場所的建筑物、構筑物和所有有關生產(chǎn)和生活的附屬設施。最早的火力發(fā)電是1875年在法國巴黎北火車站的火電廠實現(xiàn)的。這座火電廠安裝直流發(fā)電機，給附近照明供電。隨后，美國、俄國、英國也相繼建成火電廠。18

17、86年，美國建成第一座交流發(fā)電廠。1891年，英國電燈公司的火電廠安裝第一臺帶有凝汽器的發(fā)電機組，容量100千瓦,熱效率大為提高。1882年，中國上海建成一座裝有12千瓦直流發(fā)電機乍浦路火電廠，為電燈供電。進入20世紀，隨著電照明和電力傳動等推廣，社會對電能的需要促進了火力發(fā)電的迅速發(fā)展，表現(xiàn)為火電機組的容量不斷增大。1901年，瑞士勃朗鮑威利有限公司制成第一臺5000千瓦汽輪發(fā)電機，1902年達到15000千瓦。1912年，美國西屋電氣公司制成25000千瓦機組，到1925年出現(xiàn)了10萬千瓦機組。50年代中期，各國陸續(xù)投運3060萬千瓦火電機組。到80年代后期，世界最大火電廠是日本的鹿兒島電

18、廠,容量為440萬千瓦。中國大陸最大的火電廠是諫壁電廠（162.5萬千瓦）。 到80年代末，火力發(fā)電仍是最重要的發(fā)電方式。世界上絕大多數(shù)國家的電力生產(chǎn)仍以火電為主。全世界火電裝機容量約占總裝機容量的65.6。中國的火電成本低，到1990年，火力發(fā)電占總發(fā)電量的72。在今后30年發(fā)展規(guī)劃中，火電比重將長期保持在70左右，火力發(fā)電對中國經(jīng)濟的發(fā)展仍將發(fā)揮著重要作用。 1.2火電廠簡介1.2.1火電廠工藝流程火電廠的一般工藝流程是將存在儲煤場中的原煤由輸煤設備從儲煤場送到鍋爐的原煤斗中,再由給煤機送到磨煤機中磨成煤粉。煤粉送至分離器進行分離,合格的煤粉送到煤粉倉儲存。煤粉倉的煤粉由給粉機送到鍋爐本體

19、的噴燃器,由噴燃器噴到爐膛內(nèi)燃燒。燃燒的煤粉放出大量的熱能將爐膛四周水冷壁管內(nèi)的水加熱成汽水混合物。混合物被鍋爐汽包內(nèi)的汽水分離器進行分離,分離出的水經(jīng)下降管送到水冷壁管繼續(xù)加熱,分離出的蒸汽送到過熱器,加熱成符合規(guī)定溫度和壓力的過熱蒸汽,經(jīng)管道送到汽輪機作功。過熱蒸汽在汽輪機內(nèi)作功推動汽輪機旋轉,汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電,發(fā)電機發(fā)出的三相交流電通過發(fā)電機端部的引線經(jīng)變壓器升壓后引出送到電網(wǎng)。在汽輪機內(nèi)作完功的過熱蒸汽被凝汽器冷卻成凝結水,凝結水經(jīng)凝結泵送到低壓加熱器加熱,然后送到除氧器除氧,再經(jīng)給水泵送到高壓加熱器加熱后,送到鍋爐繼續(xù)進行熱力循環(huán)。再熱式機組采用中間再熱過程,即把在汽輪機高壓缸做

20、功之后的蒸汽,送到鍋爐的再熱器重新加熱,使蒸汽提高到一定壓力和溫度后,送到汽輪機中壓缸繼續(xù)做功。圖1.1鍋爐工藝流程圖1.2.2火電廠設備介紹鍋爐設備是火力發(fā)電廠中的主要熱力設備之一。它的任務是使燃料通過燃燒將化學能轉變?yōu)闊崮?，并且以此熱能加熱水，使其成為一定?shù)量和質量（壓力和溫度）的蒸汽。由爐膛、煙道、汽水系統(tǒng)（其中包括受熱面、汽包、聯(lián)箱和連接管道）以及爐墻和構架等部分組成的整體，稱為“鍋爐本體”。鍋爐按蒸汽壓力可分為低壓鍋爐（壓力小于2.45mpa），中壓鍋爐（壓力2.944. 90mpa），高壓鍋爐（壓力7.8410. 8mpa），超高壓鍋爐（壓力11.814. 7mpa），亞臨界鍋爐（

21、壓力15.719. 6mpa），超臨界鍋爐（壓力22. 1mpa），超超臨界鍋爐（壓力3031mpa）。按鍋爐蒸發(fā)受熱面內(nèi)工質的流動方式分類：自然循環(huán)鍋爐、強制循環(huán)鍋爐、直流鍋爐、復合循環(huán)鍋爐。按鍋爐的整體布置分類：型結構鍋爐、箱型結構鍋爐、塔型結構鍋爐火力發(fā)電廠中的鍋爐按水循環(huán)方式可分為自然循環(huán),強制循環(huán),直流鍋爐三種類型。 一次風機：干燥燃料，將燃料送入爐膛，一般采用離心式風機。送風機：克服空氣預熱器、風道、燃燒器阻力，輸送燃燒風，維持燃料充分燃燒。引風機：將煙氣排除，維持爐膛壓力，形成流動煙氣，完成煙氣及空氣的熱交換。磨煤機：將原煤磨成需要細度的煤粉，完成粗細粉分離及干燥?？諝忸A熱器：空

22、氣預熱器是利用鍋爐尾部煙氣熱量來加熱燃燒所需空氣的一種熱交換裝置。提高鍋爐效率，提高燃燒空氣溫度，減少燃料不完全燃燒熱損失。空預器分為導熱式和回轉式。爐水循環(huán)泵：建立和維持鍋爐內(nèi)部介質的循環(huán)，完成介質循環(huán)加熱的過程。燃燒器：將攜帶煤粉的一次風和助燃的二次風送入爐膛，并組織一定的氣流結構，使煤粉能迅速穩(wěn)定的著火，同時使煤粉和空氣合理混合，達到煤粉在爐內(nèi)迅速完全燃燒。煤粉燃燒器可分為直流燃燒器和旋流燃燒器兩大類。汽輪機本體是完成蒸汽熱能轉換為機械能的汽輪機組的基本部分，即汽輪機本身。它與回熱加熱系統(tǒng)、調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)、油系統(tǒng)、凝汽系統(tǒng)以及其他輔助設備共同組成汽輪機組。汽輪機本體由固定部分（定子）和轉動

23、部分（轉子）組成。固定部分包括汽缸、隔板、噴嘴、汽封、緊固件和軸承等。轉動部分包括主軸、葉輪或輪鼓、葉片和聯(lián)軸器等。固定部分的噴嘴、隔板與轉動部分的葉輪、葉片組成蒸汽熱能轉換為機械能的通流部分。汽缸是約束高壓蒸汽不得外泄的外殼。汽輪機本體還設有汽封系統(tǒng)。汽輪機是一種將蒸汽的熱勢能轉換成機械能的旋轉原動機。分沖動式和反動式汽輪機。給水泵：將除氧水箱的凝結水通過給水泵提高壓力，經(jīng)過高壓加熱器加熱后，輸送到鍋爐省煤器入口，作為鍋爐主給水。高低壓加熱器：利用汽輪機抽汽，對給水、凝結水進行加熱，其目的是提高整個熱力系統(tǒng)經(jīng)濟性。除氧器：除去鍋爐給水中的各種氣體，主要是水中的游離氧。凝汽器：使汽輪機排汽口形

24、成最佳真空，使工質膨脹到最低壓力，盡可能多地將蒸汽熱能轉換為機械能，將乏汽凝結成水。凝結泵：將凝汽器的凝結水通過各級低壓加熱器補充到除氧器。油系統(tǒng)設備：一是為汽輪機的調(diào)節(jié)和保護系統(tǒng)提供工作用油，二是向汽輪機和發(fā)電機的各軸承供應大量的潤滑油和冷卻油。主要設備包括主油箱、主油泵、交直流油泵、冷油器、油凈化裝置等。 在發(fā)電廠中，同步發(fā)電機是將機械能轉變成電能的唯一電氣設備。因而將一次能源（水力、煤、 油、風力、原子能等）轉換為二次能源的發(fā)電機，現(xiàn)在幾乎都是采用三相交流同步發(fā)電機。在發(fā)電廠中的交流同步發(fā)電機，電樞是靜止的，磁極由原動機拖動旋轉。其勵磁方式為發(fā)電機的勵磁線圈flq（即轉子繞組）由同軸的并

25、激直流勵磁機經(jīng)電刷及滑環(huán)來供電。同步發(fā)電機由定子（固定部分）和轉子（轉動部分）兩部分組成。定子由定子鐵心、定子線圈、機座、端蓋、風道等組成。定子鐵心和線圈是磁和電通過的部分，其他部分起著固定、支持和冷卻的作用。 轉子由轉子本體、護環(huán)、心環(huán)、轉子線圈、滑環(huán)、同軸激磁機電樞組成。主變壓器：利用電磁感應原理，可以把一種電壓的交流電能轉換成同頻率的另一種電壓等級的交流電的一種設備。6kv、380v配電裝置：完成電能分配，控制設備的裝置。電機：將電能轉換成機械能或將機械能轉換成電能的電能轉換器。蓄電池：指放電后經(jīng)充電能復原繼續(xù)使用的化學電池。在供電系統(tǒng)中，過去多用鉛酸蓄電池，現(xiàn)多采用鎘鎳蓄電池控制盤：有

26、獨立的支架，支架上有金屬或絕緣底板或橫梁，各種電子器件和電器元件安裝在底板或橫梁上的一種屏式的電控設備。1.2.3火電廠各個系統(tǒng)概述鍋爐主要系統(tǒng)：燃燒系統(tǒng)：主要由鍋爐的燃燒室、送風裝置、送煤裝置、灰渣排放裝置等組成。主要功能是完成燃料的燃燒過程，將燃料所含能量以熱能形式釋放出來，用于加熱鍋爐里的水。主要流程有煙氣流程、通風流程、排灰出渣流程等。對燃燒系統(tǒng)的基本要求是:（1）保證主蒸汽的壓力恒定，以便滿足“負荷流量”所需的壓力。（2）保證爐膛內(nèi)氧的含量。一要保證有足夠的氧供燃料充分燃燒，不使煙氣中有過量的co，避免浪費燃料和造成環(huán)境污染；二是要滿足經(jīng)濟燃燒的要求，保證氧量不能過多，以避免尾氣帶走

27、過多熱量形成浪費。例如：一般燃氣鍋爐需要將含氧量控制在1.6%3%之間比較好。（3）使爐膛負壓在一定范圍，保證安全生產(chǎn)。例如：爐膛負壓一般要求在-20 -60帕之間比較合適，保證爐膛不往外噴火。對燃燒系統(tǒng)的基本要求是:盡量做到完全燃燒,使鍋爐效率不低于90；排灰符合標準規(guī)定。汽水系統(tǒng)：鍋爐的汽水系統(tǒng)的主要功用是接受燃料的熱能，提升介質的熱勢能，增壓增溫，完成介質的狀態(tài)轉換。煙風系統(tǒng)：提供鍋爐燃燒的氧氣，帶動干燥的燃料進入爐膛，維持爐膛風壓以穩(wěn)定燃燒。制粉系統(tǒng)：完成燃料的磨碎、干燥。使之形成具有一定細度和干燥度的燃料，并送入爐膛。其它輔助系統(tǒng)：包括燃油系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、火檢系統(tǒng)、除灰除渣系統(tǒng)等。

28、汽機主要系統(tǒng)：主蒸汽系統(tǒng)：吹動汽輪機旋轉，帶動發(fā)電機做功，是發(fā)電廠主要的做功介質通過的系統(tǒng)。再熱蒸汽系統(tǒng)：輔助主蒸汽系統(tǒng)做功，提高機組熱效率?；責岢槠到y(tǒng)：盡量減少進入凝汽器的無用能量，提高機組熱效率。軸封系統(tǒng)：防止汽輪機內(nèi)部高壓蒸汽向外泄露，保證汽輪機效率，保持真空系統(tǒng)嚴密性。真空系統(tǒng)：維持汽輪機的低背壓和凝汽器真空。凝結水系統(tǒng)：將凝結水輸送到除氧器，完成加熱、除氧、化學處理和剔除雜質。給水系統(tǒng)：提高給水壓力，加熱后為鍋爐提供給水。主機油系統(tǒng)：包括潤滑油系統(tǒng)、頂軸油系統(tǒng)、調(diào)節(jié)、保安系統(tǒng)。汽輪機調(diào)節(jié)、保安系統(tǒng)：協(xié)調(diào)各系統(tǒng)同步地按照要求進行工作。潤滑油系統(tǒng)：為汽輪機提供潤滑、冷卻用油。發(fā)電機冷卻

29、系統(tǒng)和密封系統(tǒng)：冷卻系統(tǒng)的功能是冷卻發(fā)電機，帶走發(fā)電機工作時的熱量。密封系統(tǒng)的功能是密封冷卻介質的外泄。工業(yè)水系統(tǒng)：提供冷卻介質，冷卻各種輔助設備。其它系統(tǒng)：壓縮空氣系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、減溫水系統(tǒng)、精處理系統(tǒng)、膠球系統(tǒng)、保安系統(tǒng)等?；痣姀S其他系統(tǒng)：輸煤系統(tǒng)：運輸燃料進入廠房，進行初步加工和燃料篩選工作，同時完成外加物質的混合工作。所包涵的主要設備有斗輪機、碎煤機、翻車機、輸煤皮帶等?；瘜W水系統(tǒng)：將天然水在進入汽水系統(tǒng)前先除去雜質。其流程一般為：天然水混凝沉淀過濾離子交換補給水。混凝沉淀是加入混凝劑，產(chǎn)生絮凝體。過濾處理是使用石英砂等濾料除去細小懸浮物。化學除鹽是使用混床除去金屬離子和酸根，常使用樹

30、脂除鹽。循環(huán)水系統(tǒng)：為機組提供冷卻水源。工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢熱，一般要用冷卻水來導走。從江、河、湖、海等天然水體中吸取一定量的水作為冷卻水，冷卻工藝設備吸取廢熱使水溫升高，再排入江、河、湖、海，這種冷卻方式稱為直流冷卻。當不具備直流冷卻條件時，則需要用冷卻塔來冷卻。冷卻塔的作用是將挾帶廢熱的冷卻水在塔內(nèi)與空氣進行熱交換，使廢熱傳輸給空氣并散人大氣。1.3設計思想本文在基于對現(xiàn)場工藝的認識的前提下，提出設計設想，采用dcs（distributed control system）系統(tǒng)構建集散控制系統(tǒng)，建立鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)，對系統(tǒng)狀態(tài)實施全面監(jiān)測。該系統(tǒng)可將監(jiān)測數(shù)據(jù)存入管理數(shù)據(jù)庫，以便操作人員快速準確

31、地了解系統(tǒng)運行狀態(tài)，同時也便于管理人員能及時分析運行情況，做出生產(chǎn)管理決策，通過對一些主要的過程變量實施自動控制，使整個系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、有效地運行。在此基礎上，對節(jié)能影響很大的鍋爐燃燒系統(tǒng)建立穩(wěn)態(tài)參數(shù)優(yōu)化模型，并求得鍋爐燃燒穩(wěn)態(tài)優(yōu)化模型參數(shù)。在這個優(yōu)化結果的指導下，進行鍋爐燃燒優(yōu)化控制。第二章 過程控制技術過程控制工程是以過程控制系統(tǒng)為主體，以控制理論為基礎，并把過程工藝分析、自動化儀表和計算機方面的知識結合起來，構成的一門綜合性的工程學科。它是控制理論在過程控制系統(tǒng)中的應用，包括理論的移植與改造、系統(tǒng)結構的研究、控制算法的確定以及控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。其研究任務是對過程控制系統(tǒng)進行分析 所示系統(tǒng)的

32、方與綜合，解決如圖2.1案設計問題?？刂乒こ淌蔷C合性的應用學科，本章對有關內(nèi)容進行簡單介紹。圖2.1過程控制系統(tǒng)2.1常規(guī)控制系統(tǒng)該類系統(tǒng)是經(jīng)典控制理論的產(chǎn)物，以前是用常規(guī)儀表來實現(xiàn)的，現(xiàn)在也可以用現(xiàn)代控制理論來分析，但更多的是用計算機來實現(xiàn)。在dcs中，一般都備有多種常規(guī)控制算法模塊。2.1.1單回路控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng)主要指單輸入一單輸出（siso）的線性控制系統(tǒng)，是控制系統(tǒng)的基本形式。即使在高水平的自動控制方案中，這類系統(tǒng)仍占控制回路的絕大多數(shù)。對每一個控制回路來說，在設定值發(fā)生變化或系統(tǒng)受到擾動作用后，被控變量應該平穩(wěn)、迅速和準確地趨近或回復到設定值。因此，通常在穩(wěn)定性、快速性和準確

33、性三個方面提出各種單項控制指標。把它們適當?shù)亟M合起來，也可提出綜合性指標。對設定值變動的隨動系統(tǒng)與設定值不變的定值系統(tǒng)，控制要求有相同的一面，也有不同的一面。例如，系統(tǒng)都必須穩(wěn)定，但定值系統(tǒng)的衰減比可以低一些，隨動系統(tǒng)的衰減比應該更高一些。隨動系統(tǒng)的重點在于跟蹤，要跟得穩(wěn)，跟得快，跟得準；定值系統(tǒng)的關鍵在于一個定字，要定得又穩(wěn)又快又準。整個控制系統(tǒng)的品質取決于各個環(huán)節(jié)。過程的數(shù)學模型，如從其內(nèi)在規(guī)律來考慮，往往相當復雜，例如，有非線性、分布參數(shù)和時變等情況。然而，在輸入的變化量不大時，過程特性可以線性化，同時也可以集總化；對應于一段特定的時刻，考慮到過程的時變一般很緩慢，可以認為是定常的。這樣

34、，輸入輸出關系往往可用傳遞函數(shù)來描述。多數(shù)工業(yè)過程的特性分屬下列四種類型：（1）自衡的非振蕩過程。在過程控制中，這類過程是最常見的。在階躍作用下，被控變量c（t）不經(jīng)振蕩，逐步地向新的穩(wěn)態(tài)值c（）靠攏。過程能夠自發(fā)地趨于新的穩(wěn)態(tài)值的性質稱為自衡性。（2）無自衡的非振蕩過程。這類過程在階躍作用下，c（t）會一直上升或下降，直到極限值。這類過程比前一類過程難控制一些，它們?nèi)狈ψ园l(fā)趨向平衡的能力。（3）有自衡的振蕩過程。在階躍作用下，c（t）會上下振蕩。有自衡的振蕩過程，指的是衰減振蕩，最后能趨近新的穩(wěn)態(tài)。這類過程不多見，它們的控制也比第一類過程困難一些。（4）具有反向特性的過程。在階躍作用下，c（

35、t） 先降后升，或是先升后降。具有反向特性的過程鍋爐液位在負荷變化時的響應是最典型的例子。在方案和工程設計中，在被控變量與操作變量的選擇上，一方面要考慮工藝，如被控變量要能反映工藝指標，操作變量要在工藝上合理，包括符合節(jié)能原則等，另一方面必須考慮控制通道的特性參數(shù)，要有較好的受控性能。在系統(tǒng)結構上是否能采用簡單控制系統(tǒng)，取決于控制的精度要求、對象的易控程度、擾動的大小和頻繁程度等因素。對于具有反向特性等的過程，往往需要用較復雜的系統(tǒng)結構或采用特殊控制規(guī)律。對于該類控制系統(tǒng)，最常用的控制算法是采用pid控制算法或其變形算法。在用dcs或其他計算機裝置進行直接數(shù)字控制時，為數(shù)字控制或采樣控制方式，

36、采用離散pid控制算法。在工程應用中要注意針對過程特性，采用不同的改進pid算法及其相關的算法, 如多維pid控制、時間比例控制dahlin控制算法等。實際應用中必須掌握和合理應用算法參數(shù)的多種工程整定方法。另外，自整定pid控制器的研究多年來受到關注?，F(xiàn)有方法本質上是設法辨識過程特性，主要有適應控制系統(tǒng)方法、極限環(huán)方法、波形識別法、反應曲線法等幾類。2.1.2串級控制系統(tǒng)采用不止一個控制器，而且控制器之間相串聯(lián)，一個控制器的輸出作為下一個控制器的設定值的系統(tǒng)，稱為串級控制系統(tǒng)。在鍋爐汽溫調(diào)節(jié)中，常采用這種系統(tǒng)。其典型系統(tǒng)框圖如圖2.2所示。圖2.2串級控制系統(tǒng)基本框圖其中，為主被控量，使其保

37、持平穩(wěn)是控制的主要目標；為副被控變量，副控制器的設定值為主控制器的輸出。在設計時對副回路的構成應考慮：包含主要擾動；包含整個對象內(nèi)次大的時間常數(shù)（有自衡對象）或包含最大時間常數(shù)（非自衡對象）。與單回路控制系統(tǒng)相比，串級控制系統(tǒng)復雜程度有所增加，但有如下優(yōu)點：（1）迅速克服進入副回路的擾動。串級控制系統(tǒng)應用中，大多屬于該目的。副回路起迅速的“粗調(diào)”作用，主回路起進一步的“細調(diào)”作用。（2）改善主控制器的廣義對象的特性。副回路把整個廣義對象的一部分分割開來，構成一個隨動的反饋控制系統(tǒng)，其調(diào)整后的特性影響廣義對象的特性。（3）容許副回路各環(huán)節(jié)的特性在一定范圍內(nèi)變動而不影響整個系統(tǒng)的控制品質。也可減少

38、控制閥流量特性不合適帶來的影響。（4）可以實現(xiàn)更靈活的控制方式，主控制器在必要時可以切除。2.1.3比值控制系統(tǒng)在比值控制系統(tǒng)中，要控制的是兩個變量的比值，通常指的是兩個流量的比值。例如在鍋爐燃燒系統(tǒng)中，空氣與燃料的流量間應保持一定的比值，當燃料流量增加或減少時，空氣流量應隨之增加或減少。前一變量稱為主動量，后一變量稱為從動量。比值控制系統(tǒng)是按功能命名的系統(tǒng)。在比較簡單的情況下，它在結構上與簡單控制系統(tǒng)一樣。常用的控制方案有兩種形式：一種是把主動量的測量值乘以某一系數(shù)后作為從動量控制器的設定值，這是一種典型的隨動系統(tǒng)，如圖2.3(a)所示；另一種是把流量的比值作為被控變量，這是一種典型的定值系

39、統(tǒng)，只不過從動量控制器的測量值是由兩個流量值相除得出的，如圖2.3(b)所示。兩者都屬基本形式，這一大類的系統(tǒng)都只有一個控制回路，故通常稱為單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。圖2.3比值控制系統(tǒng)基本框圖第二大類是主動量也同時設有流量控制回路的系統(tǒng)，通常稱為雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。如果分隔開來看，結構上仍是兩個簡單控制系統(tǒng)。第三大類是比值的設定值由另一個控制器給出的系統(tǒng)。例如在燃燒控制中，最終的（也就是真正的）被控變量是煙道氣的氧含量，而空氣與燃料的流量比值實質上是控制手段，因此，比值的設定值由氧含量控制器給出。這一大類的系統(tǒng)稱為變比值控制系統(tǒng)，結構上是以比值控制系統(tǒng)為副回路的串級控制系統(tǒng)。2.1.4前饋控制系統(tǒng)

40、一般控制系統(tǒng)是基于反饋原理，采用閉環(huán)結構，按偏差而調(diào)節(jié)的，屬于被動性控制，對于大擾動或時滯大的過程，控制品質往往不能令人滿意。前饋控制系統(tǒng)基于補償原理，采用開環(huán)結構，控制作用則是外作用（設定值或擾動量）的函數(shù)。考慮到過程特性和擾動的復雜性，要實現(xiàn)完全的前饋和補償，是難以做到的。為保證更大的適應性，在很多場合下把前饋控制與反饋控制結合起來，構成前饋反饋控制系統(tǒng)如圖2.4。這種系統(tǒng)即使在大而頻繁的擾動下，依舊可以獲得優(yōu)良的控制品質。依據(jù)反饋、前饋控制相結合的方式，常用的前饋控制系統(tǒng)可分為兩類：前饋控制作用與反饋控制作用相乘；前饋控制作用與反饋控制作用相加，這是前饋反饋控制系統(tǒng)中最典型的結構。當負荷

41、（處理量）是主要擾動，且設定值又恒定不變時，這兩種類型的功能和適用場合是相近的；從設計的靈活性和方便性看，相加型似稍勝一籌。 圖2.4前饋-反饋控制系統(tǒng)方框圖前饋控制是按擾動而控制的，要使這種控制方式得以實現(xiàn)并發(fā)揮作用，一是擾動必須直接或間接可測，否則無法實施；二是必須經(jīng)常有比較顯著和比較頻繁的擾動，否則無此必要。過程的擾動往往不止一個。在有些場合，主次關系很清楚，只要抓住最主要的擾動，就解決了問題。但在另一些場合，重要的擾動不止一個，此時可采用多變量前饋。另外，在控制過程中，我們還利用前饋控制過程對系統(tǒng)進行補償，其補償過程的曲線如圖2.5所示。通過對控制系統(tǒng)的補償，則可大大提高系統(tǒng)的性能。圖

42、2.5 前饋控制系統(tǒng)的補償曲線2.1.5時滯補償控制系統(tǒng)廣義對象的時滯與時間常數(shù)之比越大，系統(tǒng)越不易控制。當超過0.5，甚至超過1時，可稱為具有大時滯的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)中，為使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，控制器增益必須減小?？偟暮蠊亲畲笃詈艽?，調(diào)節(jié)過程變慢。對這類對象用pid控制規(guī)律，如果控制要求不高，還可以勉強應用，如果希望有良好的調(diào)節(jié)品質，就難以滿足要求。一條更多采用的可行途徑是引入適當?shù)姆答伃h(huán)節(jié)，設法使系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的分母項中（亦即特征方程中）不含時滯項。這種形式的補償器稱為smith 預估器。現(xiàn)在用計算機技術來實施時滯算法已變得十分方便，這樣就擺脫了技術工具的制約，大大方便了該種補償器的開發(fā)與應

43、用。這種補償器不僅可用于單輸入單輸出情況，也可用于多輸入多輸出系統(tǒng)。smith預估控制有一個問題，就是對象的模型必須準確。為了解決模型失配時smith預估控制效果不夠滿意的問題，現(xiàn)在已了多種改進方案，但仍然無統(tǒng)一的方法和標準，且效果不理想。2.1.6選擇性控制系統(tǒng)一般地說，凡是在控制回路中引入選擇器的系統(tǒng)都稱為選擇性控制系統(tǒng)。常用的選擇器是低選器和高選器，它們各有兩個（或更多個）輸入，低選器把低信號作為輸出，高選器把高信號作為輸出，即選擇器實現(xiàn)的是邏輯運算。把邏輯規(guī)律引入控制算法，豐富了自動化的內(nèi)容和范圍，使更多生產(chǎn)中的實際控制問題得以很好解決。選擇性控制系統(tǒng)在單元組合儀表時代即已發(fā)展，到采用

44、數(shù)字計算機控制時得到了推廣應用，成為控制系統(tǒng)中的一類基本結構。選擇性控制系統(tǒng)依據(jù)選擇器所在的位置不同，可分為三種基本類型：（1）選擇器裝在幾個檢測元件（或變送器）與控制器之間。這主要實現(xiàn)被控變量的選點。當被控變量的測量值應該是幾個點之間的最高或最低值時，可通過選擇器來自動進行選點，當有高可靠性要求時，有時采用冗余技術。（2）選擇器位于兩個控制器與一個執(zhí)行器之間。超馳（over-ride）控制系統(tǒng)是選擇性控制系統(tǒng)中很常用的類型。由正?？刂破?、超馳控制器與選擇器代替單一的控制器，以保證某些工藝變量不超過安全極限，保證生產(chǎn)安全，是超馳控制系統(tǒng)的特點與主要職能。類似的系統(tǒng)結構也可用于實現(xiàn)自動開、停車，

45、或實現(xiàn)其他需要引入邏輯規(guī)律的控制方式。在超馳控制系統(tǒng)中，選擇器位于兩個控制器的輸出端與控制閥之間，一般宜選用低選器，原因是安全方面的考慮。即使在失電或其他故障情況下，輸出值為零也能滿足安全需要。超馳控制系統(tǒng)中有兩個控制器，它們應選正作用或反作用，應分別按工藝規(guī)律和閥門的氣開、氣關情況而定。正?？刂破鞯倪x型與簡單控制系統(tǒng)完全一樣。超馳控制器則需考慮其一達到安全極限即能迅速切換的能力，為此應選擇狹比例度的p或pi控制器。在超馳控制系統(tǒng)中，當進入或超出安全極限時，控制器應立即進行切換。這就是說，當偏差為零時，兩個控制器應該同步，即應該有相同的輸出，這樣才能保證及時切換。2.2智能控制系統(tǒng)智能控制（i

46、ntelligent control ,ic）是20世紀80年代以來極受人們關注的一個領域，是繼經(jīng)典控制理論方法和現(xiàn)代控制理論方法之后的新一代控制理論方法。智能控制最直觀的定義顯然是引入人工智能（artificial intelligent,ai）的控制，也就是人工智能與自動控制的結合。人工智能的內(nèi)容很廣泛，如知識表示、問題求解、語言理解、機器學習、模式識別、定理證明、機器視覺、邏輯推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)、智能控制、智能調(diào)度和決策、自動程序設計、機器人學等都是人工智能的研究和應用領域。人工智能中有不少內(nèi)容可用于控制，當前最主要的是三種形式：（1）模糊控制；（2）專家規(guī)則控制與專家系統(tǒng)控制

47、；（3）人工神經(jīng)網(wǎng)絡控制。它們可以單獨應用，也可以與其他形式結合起來；可以用于基層控制，也可以用于過程建模、操作優(yōu)化、故障檢測、計劃調(diào)度和經(jīng)營決策等不同層次。2.2.1 模糊控制模糊控制是將模糊集合理論應用于控制的結果。模糊集合理論是美國的l.a.zadeh教授于1965年提出的，三十多年來，模糊集合理論已在自然科學技術和社會科學的很多領域得到應用，模糊邏輯控制（flc）即為其中之一。模糊邏輯控制的核心是控制器輸出與輸入間的模糊關系準則，也就是說，由輸入的模糊變量，按照某種模糊推理合成規(guī)則，求取作為輸出的模糊變量。輸出反饋控制器總是以偏差及其導數(shù)作為輸入的，這是手工操作時的經(jīng)驗，也是各種經(jīng)典控

48、制規(guī)律的做法。從物理概念看，就是既要依據(jù)偏差的量（正負及大?。?，又要依據(jù)偏差的變化速度（趨勢）來確定應該采取的控制作用。當然，也可考慮參照二階或更高階次的導數(shù)，但由于噪聲的存在，引入高階導數(shù)并不相宜。模糊邏輯控制器獲得的測量值一般不是模糊量，要求送往執(zhí)行機構的信號一般也不是模糊量，所以從控制器的輸入到輸出，要經(jīng)過輸入信號的模糊化、在模糊控制規(guī)則下的決策，以及對模糊信號的精確化等步驟。模糊決策給出的實質上是規(guī)則控制，可用ifthen的產(chǎn)生式規(guī)則來表述，但更常用的是模糊決策表。模糊控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性已有不少研究。模糊控制律往往具有飽和特性，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。在模糊控制中，余差往往很難完全消除，此時可

49、將flc與積分器相并聯(lián)，組成模糊積分復合控制器?，F(xiàn)在還出現(xiàn)了自組織（自適應）模糊控制器，它能在控制系統(tǒng)運行中不斷衡量系統(tǒng)的性能，并通過修改控制規(guī)則、改變量化算法來修正論域或修改模糊子集的定義域，使得到的模糊控制規(guī)則更加適合對象的特性。模糊集和模糊控制的概念，不僅可以用在基層控制級，也可用在先進和優(yōu)化控制以及調(diào)度、計劃和決策等層次。美國的salldis教授曾指出，在遞階控制的結構上，越往上的層次越需要智能。2.2.2專家規(guī)則控制依據(jù)不同的情況，按規(guī)則選擇合適的控制策略或算法，稱為專家規(guī)則控制。這里所說的情況，包括偏差及其導數(shù)的變化、生產(chǎn)要求或負荷的變化、設備情況的變化、環(huán)境條件的變化。這里所說的

50、規(guī)則，則來自知識，一般以ifthen形式的產(chǎn)生式規(guī)則表示，至于邏輯推理的復雜程度，則可能相距甚遠。專家規(guī)則控制可在三個層次進行，一是直接用在基本控制層，用一組控制規(guī)則作為控制律，人們依據(jù)工況的不同，選用不同的規(guī)則；二是用在特性監(jiān)測控制層，例如依據(jù)控制過程情況，選用不同的控制器參數(shù)，這時候仍采用傳統(tǒng)的控制器；三是用在監(jiān)督層，用以進行有效的決策或選擇適當?shù)目刂葡到y(tǒng)結構等。專家規(guī)則控制是基于知識的控制，知識工程是它的方法基礎，專家系統(tǒng)是處理復雜規(guī)則時的主體工具。從專家系統(tǒng)本身解決問題的特點來看，可分為診斷型、設計型和控制型三大類。（一）簡單的專家規(guī)則控制 有些專家規(guī)則控制的邏輯關系很簡單。在國內(nèi)，有

51、些人稱之為“仿人”智能控制。簡單規(guī)則算法早年在常規(guī)儀表中往往也可以實施，現(xiàn)在用微機控制時更為方便。但也要指出，這里所用的規(guī)則是簡單的，很多是經(jīng)驗性的，有些甚至不夠可靠；同時，由于規(guī)則簡單，系統(tǒng)的智能水平不高，推理能力較弱，因而難以處理復雜的命題。（二）專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)是一個完整的問題求解計算機程序，設計專家系統(tǒng)的基本思想是使計算機的工作模擬人類專家運用知識和經(jīng)驗解決具體問題的方法與步驟，用以實現(xiàn)專家規(guī)則控制，具有很強的能力。人們開發(fā)成功了一批專家系統(tǒng)以后，接著從中總結出一般原理和技術，開發(fā)了通用的專家系統(tǒng)，用戶只要把具體的專業(yè)領域知識輸入，就可以成為該專業(yè)的專家系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)稱為建造專家系統(tǒng)

52、的工具，或稱為專家系統(tǒng)外殼。一個專家系統(tǒng)由下列六個部分組成：（1）人機接口：利用人機接口，專家可以將自己的新知識、新經(jīng)驗加入到知識庫中，也可以方便地對知識庫中的規(guī)則進行修改；操作員可以在操作過程中隨時得到專家系統(tǒng)的幫助，了解系統(tǒng)，并應用系統(tǒng)像領域專家一樣解決問題。（2）知識庫：用以存貯某個具體領域的專門知識，包括理論知識和經(jīng)驗知識。專家系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于知識庫中知識的完備性和知識表示的正確性、一致性和獨立性。常用的知識表示方法有邏輯因果圖、產(chǎn)生式規(guī)則、語義網(wǎng)絡、框架理論、概念從屬等，尤以產(chǎn)生式規(guī)則構成的產(chǎn)生式知識庫使用最多。產(chǎn)生式規(guī)則的一般形式是if（前提）then（動作）。將規(guī)則與

53、數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)相匹配，一旦匹配成功，就執(zhí)行相應動作或得出某個結論。（3）知識獲?。阂ＷC知識庫能對應用對象所有狀態(tài)的描述具有完備性和正確性，往往需要新知識的獲取。一方面是將專家的知識和經(jīng)驗進行描述并寫入；另一方面是進行機器自學習，增添新知識。（4）數(shù)據(jù)庫：用以存貯表征應用對象的特性數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、求解目標和中間狀態(tài)數(shù)據(jù)等，供推理機和解釋機構使用。（5）解釋機構：用以檢驗和解釋知識庫中相應規(guī)則的條件部分，即用推理得到的中間結果對規(guī)則的條件部分中的變量加以約束，并將該規(guī)則所預言的變化（由動作引起）返回推理機。（6）推理機：承擔控制并執(zhí)行專家推理的過程。從數(shù)據(jù)庫來的數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的推理和計算形成事實，

54、然后與知識庫中的相應規(guī)則進行匹配，找出可用的規(guī)則集，根據(jù)一定的優(yōu)先級別應用各條規(guī)則，同時執(zhí)行各規(guī)則的動作（或結論）部分，并更新數(shù)據(jù)庫。在整個推理過程中，如何快速查找并正確應用可用規(guī)則，是決定推理速度和正確性的關鍵。推理方法又與知識描述方式密切相關，如對語義網(wǎng)絡知識庫用匹配和繼承推理方法，對神經(jīng)網(wǎng)絡知識庫用模式識別推理方法，對產(chǎn)生式規(guī)則庫用鏈式邏輯推理方法。鏈式邏輯推理具體又分正向推理（數(shù)據(jù)驅動策略）、逆向正反向混合推理三類方式。（三）專家系統(tǒng)在自動化中的應用在過程控制中，專家系統(tǒng)能夠做的事情很多。但必須注意，過程控制是在現(xiàn)場實時進行的，因此對專家系統(tǒng)的實時性和可靠性有很高的要求，并希望有良好的

55、開放性。在過程控制中，在一套計算機控制裝置處理的范圍內(nèi)，往往有成百上千個變量，系統(tǒng)很大，好在這些變量并非都是息息相關的，劃分為若干個子專家系統(tǒng)將方便得多。專家系統(tǒng)在自動化中的應用至少有三大方面：（1）用于控制依據(jù)負荷、進料情況、環(huán)境條件和系統(tǒng)工作情況等因素，決定控制作用u、控制器參數(shù)、控制系統(tǒng)類型或結構等。（2）用于工況監(jiān)測、故障診斷和區(qū)域優(yōu)化，這是診斷型任務，與控制型任務不同。依據(jù)系統(tǒng)工作情況和環(huán)境條件等因素，判定工況是否正常，判定工況不正常的根源，并判定如何使工作情況進入優(yōu)良區(qū)域。（3）用于計劃和調(diào)度。2.2.3神經(jīng)網(wǎng)絡控制人們一開始進行神經(jīng)網(wǎng)絡控制，是想通過微電子技術來模擬人腦。盡管已有

56、多年歷史，但人腦仿真依然是一個難題。從研究神經(jīng)元所得到的一些特性，導致了人工神經(jīng)網(wǎng)絡（artificial neural netwoth, ann）的誕生。到今天已有幾十種類型。神經(jīng)網(wǎng)絡在工程上的應用，似乎已與人腦的設想模擬逐漸遠離，而是作為強有力的非線性函數(shù)轉換器來使用。（一）神經(jīng)網(wǎng)絡模型若干個神經(jīng)元連接起來，構成網(wǎng)絡。神經(jīng)網(wǎng)絡具有自組織性、層次性和并行處理能力。在對其功能和特性抽象的基礎上，開發(fā)了各種人工神經(jīng)網(wǎng)絡。常用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡有反向傳播網(wǎng)絡（bp）、徑向基函數(shù)網(wǎng)絡（rbf）、具有rc環(huán)節(jié)的hopfield反饋網(wǎng)絡、動態(tài) 速歸神經(jīng)網(wǎng)絡模糊神經(jīng)網(wǎng)絡（fnn）等。（二）人工神經(jīng)網(wǎng)絡在自動化中的應用 由于神經(jīng)網(wǎng)絡具有很強的非線性函數(shù)逼近能力并具有并行處理工作方式等特點，已在很多應用領域受到了關注，在自動化領域中的應用主要有下列諸方面： （1）軟測量：應用數(shù)學模型來間接測量一些成分和物性變量，為解決許多測量難題提供了可能性，近年來很受注意。除了采用非線性回歸模型外，采用神經(jīng)網(wǎng)絡作為軟測量模型有不少優(yōu)點，同樣或類似的網(wǎng)絡結構，可用來描述變量完全不同、函數(shù)關系迥異的特性。（2）故障檢測和診斷：人工神經(jīng)網(wǎng)絡可被用作故障檢測和診斷