模糊控制在鍋爐燃燒系統(tǒng)中的仿真研究課件

模糊控制

在鍋爐燃燒系統(tǒng)中的仿真研究

模糊控制

在鍋爐燃燒系統(tǒng)中的仿真研究

1引言鍋爐燃燒控制是火電廠最重要的過程控制。由于鍋爐燃燒過程是典型的多變量復(fù)雜系統(tǒng),對(duì)其難以建立精確的數(shù)學(xué)模型,使得基于數(shù)學(xué)模型帶固定參數(shù)的常規(guī)PID控制方案難以獲得理想的控制效果,鍋爐燃燒控制也因此成為火電廠過程控制中的一大難題。模糊控制的突出特點(diǎn)在于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不要求知道被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型,只需提供現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)及操作數(shù)據(jù),而且模糊控制器的魯棒性強(qiáng),適用于非線性、時(shí)變及滯后系統(tǒng)。因此將模糊控制方案引入鍋爐燃燒控制應(yīng)能取得有效的結(jié)果。引言鍋爐燃燒控制是火電廠最重要的過程控制。由于鍋2鍋爐燃燒被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

鍋爐燃燒控制的3個(gè)子系統(tǒng),即燃料量、送風(fēng)和引風(fēng)控制回路的控制品質(zhì)都直接關(guān)系到整個(gè)機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此鍋爐燃燒被控對(duì)象是一個(gè)三輸入三輸出的相互關(guān)聯(lián)的多變量對(duì)象,其動(dòng)態(tài)特性可用傳遞矩陣表示:鍋爐燃燒被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

鍋爐燃燒控制的3個(gè)3其中Vr為一次風(fēng)擋板開度,Vg為送風(fēng)機(jī)擋板開度,Vs為引風(fēng)機(jī)擋板開度,pm為主汽壓力,CO2為煙氣含氧量,ps為爐膛壓力。對(duì)鍋爐燃燒被控對(duì)象進(jìn)行控制的具體任務(wù)是:(1)當(dāng)鍋爐的蒸汽量與機(jī)組的汽耗量不相適應(yīng)時(shí),會(huì)引起主汽壓力的變化,這時(shí)必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)鍋爐送耗量匹配,從而維持主汽壓力穩(wěn)定;(2)當(dāng)燃料量改變時(shí),必須相應(yīng)調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)擋板開度,從而調(diào)節(jié)送風(fēng)量,使其與燃料量匹配,保證爐膛煙氣含氧量穩(wěn)定,從而保證燃燒過程有較高的經(jīng)濟(jì)性;(3)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)擋板開度調(diào)節(jié)引風(fēng)量,使其與送風(fēng)量匹配,以保證爐膛壓力穩(wěn)定。其中Vr為一次風(fēng)擋板開度,Vg為送風(fēng)機(jī)擋4模糊仿真方案的建立

以對(duì)主氣壓力的控制為例,利用MATLAB中的模糊邏輯工具箱,在SIMULINK中可以建立模糊控制方案的仿真框圖

模糊仿真方案的建立

以對(duì)主氣壓力的控制為例,利5

對(duì)主汽壓力回路,設(shè)誤差e的變化范圍為[-1MPa,1MPa],其模糊量E的論域?yàn)閇-6,6],則Ke=6。設(shè)主汽壓力誤差變化率的變化范圍為[-0.1MPa,0.1MPa],其模糊量EC的論域?yàn)閇-6,6],則Kec=60。控制量u即容量風(fēng)擋板開度的變化范圍為[-48,48],其模糊量U的論域?yàn)閇-6,6],則Ku=8。E、EC和U的模糊子集分別規(guī)定如下:E={NB,NM,NS,NO,PO,PS,PM,PB}EC,U={NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}隸屬度函數(shù)的形狀對(duì)模糊控制器的性能有很大影響。當(dāng)隸屬度函數(shù)比較窄瘦時(shí),控制較靈敏,反之,控制較粗略和平穩(wěn)。通常當(dāng)誤差較小時(shí),隸屬度函數(shù)可取得窄些,當(dāng)誤差較大時(shí),隸屬度函數(shù)可取得寬些。對(duì)主汽壓力回路,設(shè)誤差e的變化范圍為[6E的隸屬度曲線EC的隸屬度曲線E的隸屬度曲線EC的隸屬度曲線7U的隸屬度曲線U的隸屬度曲線8控制規(guī)則是對(duì)專家的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。這里共有56條規(guī)則控制規(guī)則是對(duì)專家的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。這里共有59仿真調(diào)試

在其它回路的給定值均為0時(shí),對(duì)各回路分別作給定值的單位階躍擾動(dòng)試驗(yàn),可以得到各回路被調(diào)量的單位階躍擾動(dòng)響應(yīng)曲線。下圖給出了主汽壓力的單位階躍擾動(dòng)響應(yīng)曲線。仿真調(diào)試在其它回路的給定值均為0時(shí),對(duì)各回10當(dāng)主汽壓力被控對(duì)象的傳遞函數(shù)由pm=0.0033S/(30S+1)Vr變化為pm=0.0033S/(60S+1)Vr,主汽壓力回路加入單位階躍信號(hào)時(shí),主汽壓力的響應(yīng)曲線如圖所示。當(dāng)主汽壓力被控對(duì)象的傳遞函數(shù)由pm=0.0033S/11

曲線分析

(1)從單位階躍擾動(dòng)試驗(yàn)可以看出,系統(tǒng)在受到定值擾動(dòng)時(shí),在模糊控制方案下,被調(diào)量的過渡過程時(shí)間和超調(diào)量都較小。(2)從內(nèi)擾動(dòng)試驗(yàn)可以看出,在受到內(nèi)擾時(shí),系統(tǒng)的波動(dòng)很小,且能快速消除內(nèi)擾的影響,被調(diào)量能很快回到原來的給定值。曲線分析

(1)從單位階躍擾動(dòng)試驗(yàn)可以看出,系統(tǒng)在受到定12結(jié)論

本文將模糊控制應(yīng)用于鍋爐燃燒過程,從仿真結(jié)果可以看出模糊控制能夠克服常規(guī)PID控制響應(yīng)速度慢、超調(diào)量大的缺點(diǎn),而且模糊控制器的魯棒性較強(qiáng)。結(jié)論

本文將模糊控制應(yīng)用于鍋爐燃燒過程,從仿13參考文獻(xiàn)[1]周洪，劉海波模糊控制在鍋爐燃燒系統(tǒng)中的仿真研究熱力發(fā)電2005.1[2]張培明，邵國平模糊控制在燃煤鍋爐床層溫度控制中的應(yīng)用信息技術(shù)2004.1[3]MohandMokhtariMichelMarie.EngineeringApplicationofMATLAB5.3andSIMULINK3PublishingHouseofElectroniceIndustry,2002.[4]李士勇.模糊控制神經(jīng)控制和智能控制論[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1998.參考文獻(xiàn)[1]周洪，劉海波模糊控制在鍋爐燃燒系統(tǒng)中的仿真14模糊控制

在鍋爐燃燒系統(tǒng)中的仿真研究

模糊控制

在鍋爐燃燒系統(tǒng)中的仿真研究

15引言鍋爐燃燒控制是火電廠最重要的過程控制。由于鍋爐燃燒過程是典型的多變量復(fù)雜系統(tǒng),對(duì)其難以建立精確的數(shù)學(xué)模型,使得基于數(shù)學(xué)模型帶固定參數(shù)的常規(guī)PID控制方案難以獲得理想的控制效果,鍋爐燃燒控制也因此成為火電廠過程控制中的一大難題。模糊控制的突出特點(diǎn)在于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不要求知道被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型,只需提供現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)及操作數(shù)據(jù),而且模糊控制器的魯棒性強(qiáng),適用于非線性、時(shí)變及滯后系統(tǒng)。因此將模糊控制方案引入鍋爐燃燒控制應(yīng)能取得有效的結(jié)果。引言鍋爐燃燒控制是火電廠最重要的過程控制。由于鍋16鍋爐燃燒被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

鍋爐燃燒控制的3個(gè)子系統(tǒng),即燃料量、送風(fēng)和引風(fēng)控制回路的控制品質(zhì)都直接關(guān)系到整個(gè)機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此鍋爐燃燒被控對(duì)象是一個(gè)三輸入三輸出的相互關(guān)聯(lián)的多變量對(duì)象,其動(dòng)態(tài)特性可用傳遞矩陣表示:鍋爐燃燒被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

鍋爐燃燒控制的3個(gè)17其中Vr為一次風(fēng)擋板開度,Vg為送風(fēng)機(jī)擋板開度,Vs為引風(fēng)機(jī)擋板開度,pm為主汽壓力,CO2為煙氣含氧量,ps為爐膛壓力。對(duì)鍋爐燃燒被控對(duì)象進(jìn)行控制的具體任務(wù)是:(1)當(dāng)鍋爐的蒸汽量與機(jī)組的汽耗量不相適應(yīng)時(shí),會(huì)引起主汽壓力的變化,這時(shí)必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)鍋爐送耗量匹配,從而維持主汽壓力穩(wěn)定;(2)當(dāng)燃料量改變時(shí),必須相應(yīng)調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)擋板開度,從而調(diào)節(jié)送風(fēng)量,使其與燃料量匹配,保證爐膛煙氣含氧量穩(wěn)定,從而保證燃燒過程有較高的經(jīng)濟(jì)性;(3)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)擋板開度調(diào)節(jié)引風(fēng)量,使其與送風(fēng)量匹配,以保證爐膛壓力穩(wěn)定。其中Vr為一次風(fēng)擋板開度,Vg為送風(fēng)機(jī)擋18模糊仿真方案的建立

以對(duì)主氣壓力的控制為例,利用MATLAB中的模糊邏輯工具箱,在SIMULINK中可以建立模糊控制方案的仿真框圖

模糊仿真方案的建立

以對(duì)主氣壓力的控制為例,利19

對(duì)主汽壓力回路,設(shè)誤差e的變化范圍為[-1MPa,1MPa],其模糊量E的論域?yàn)閇-6,6],則Ke=6。設(shè)主汽壓力誤差變化率的變化范圍為[-0.1MPa,0.1MPa],其模糊量EC的論域?yàn)閇-6,6],則Kec=60?？刂屏縰即容量風(fēng)擋板開度的變化范圍為[-48,48],其模糊量U的論域?yàn)閇-6,6],則Ku=8。E、EC和U的模糊子集分別規(guī)定如下:E={NB,NM,NS,NO,PO,PS,PM,PB}EC,U={NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}隸屬度函數(shù)的形狀對(duì)模糊控制器的性能有很大影響。當(dāng)隸屬度函數(shù)比較窄瘦時(shí),控制較靈敏,反之,控制較粗略和平穩(wěn)。通常當(dāng)誤差較小時(shí),隸屬度函數(shù)可取得窄些,當(dāng)誤差較大時(shí),隸屬度函數(shù)可取得寬些。對(duì)主汽壓力回路,設(shè)誤差e的變化范圍為[20E的隸屬度曲線EC的隸屬度曲線E的隸屬度曲線EC的隸屬度曲線21U的隸屬度曲線U的隸屬度曲線22控制規(guī)則是對(duì)專家的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。這里共有56條規(guī)則控制規(guī)則是對(duì)專家的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。這里共有523仿真調(diào)試

在其它回路的給定值均為0時(shí),對(duì)各回路分別作給定值的單位階躍擾動(dòng)試驗(yàn),可以得到各回路被調(diào)量的單位階躍擾動(dòng)響應(yīng)曲線。下圖給出了主汽壓力的單位階躍擾動(dòng)響應(yīng)曲線。仿真調(diào)試在其它回路的給定值均為0時(shí),對(duì)各回24當(dāng)主汽壓力被控對(duì)象的傳遞函數(shù)由pm=0.0033S/(30S+1)Vr變化為pm=0.0033S/(60S+1)Vr,主汽壓力回路加入單位階躍信號(hào)時(shí),主汽壓力的響應(yīng)曲線如圖所示。當(dāng)主汽壓力被控對(duì)象的傳遞函數(shù)由pm=0.0033S/25

曲線分析

(1)從單位階躍擾動(dòng)試驗(yàn)可以看出,系統(tǒng)在受到定值擾動(dòng)時(shí),在模糊控制方案下,被調(diào)量的過渡過程時(shí)間和超調(diào)量都較小。(2)從內(nèi)擾動(dòng)試驗(yàn)可以看出,在受到內(nèi)擾時(shí),系統(tǒng)的波動(dòng)很小,且能快速消除內(nèi)擾的影響,被調(diào)量能很快回到原來的給定值。曲線分析

(1)從單位階躍擾動(dòng)試驗(yàn)可以看出,系統(tǒng)在受到定26結(jié)論

本文將模糊控制應(yīng)用于鍋爐燃燒過程,從仿真結(jié)果可以看出模糊控制能夠克服常規(guī)PID控制響應(yīng)速度慢、超調(diào)量大的缺點(diǎn),而且模糊控制器的魯棒性較強(qiáng)。結(jié)論

本文將模糊控制應(yīng)用于鍋爐燃燒過程,從仿27參考文獻(xiàn)[1]周洪，劉海波模糊控制在鍋爐燃燒系統(tǒng)中的仿真研究熱力發(fā)電2005.1[2]張培明，邵國平模糊控制在燃煤鍋爐床層溫