基于CMAC的過熱蒸汽溫度控制課件

基于CMAC的過熱蒸汽溫度控制研究姓名：蹇彪學號：指導老師：陳明杰HarbinEngineeringUniversity報告的主要內容一、介紹課題研究目的、意義、背景二、介紹課題的主要研究內容三、本課題的研究結論一、課題的研究背景及意義

在船舶蒸汽動力裝置中，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溫度增加，從而降低蒸汽機的內效率，加劇對葉片的侵蝕，所以將過熱蒸汽溫度控制在給定值附近是船舶蒸汽動力裝置的重要任務。1.1船舶過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)建模

大型鍋爐多采用噴水減溫方法來調節(jié)過熱氣溫，減溫器的安裝位置通常過熱器低溫段與高溫段之間，過熱汽溫控制對象劃分為兩部分：過熱汽溫導前區(qū)和過熱汽溫惰性區(qū)。減溫水流量擾動下汽溫特性如圖，可見其共同特點：存在較大遲延和慣性，由實驗擾動曲線可以確定汽溫對象的近似傳遞函數(shù)可以用多節(jié)慣性環(huán)節(jié)來描述。

參考文獻[1]中具體數(shù)值，得到導前區(qū)和惰性區(qū)傳遞函數(shù)。導前區(qū)：惰性區(qū)：內回路的作用在于盡快消除擾動，主要消除來自減溫水側的內部擾動；外回路的作用在于對出口汽溫進行最終校正，使其等于給定值

由于汽溫對象調節(jié)通道存在遲延和慣性較大，單純根據(jù)主汽溫的偏差采用單回路調節(jié)方案來控制汽溫已難以滿足要求，而應引入能夠提前反映擾動的導前信號，構成多回路系統(tǒng)，目前采用最多的是串級汽溫調節(jié)系統(tǒng)。1.2基于傳統(tǒng)PID控制的過熱蒸汽溫度控制

傳統(tǒng)PID控制的特點

傳統(tǒng)PID控制器根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制。給定輸入為單位階躍信號，仿真時間1000s，在600s時加入幅值為1的蒸汽流量擾動，經(jīng)過適當調整PID參數(shù)，確定為P=4.5，I=0.08，D=100。從響應曲線可以看到，系統(tǒng)在400s時達到穩(wěn)定，加入減溫水流量擾動后，在900s系統(tǒng)恢復穩(wěn)定。1.3基于CMAC與PID的復合控制CMAC介紹CMAC-小腦模型關聯(lián)控制器(Cerebellummodelarticulationcontroller),是一種表達復雜非線性函數(shù)的表格查詢型自適應神經(jīng)網(wǎng)絡。其本質上是一種映射復雜非線性函數(shù)的查表技術。CMAC與PID復合控制的系統(tǒng)仿真采樣時間ts=0.01s，CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡參數(shù)N=300，C=5，PID參數(shù)Kp=4.5，Ki=0.08,Kd=100輸入為幅值為1的階躍信號，仿真時間1000s，600s時加入幅值為1的減溫水流量擾動。從仿真結果曲線可以看出，系統(tǒng)調節(jié)時間ts=350s，，800s時重新達到穩(wěn)定。常規(guī)PID控制效果與基于CMAC與PID的復合控制效果對比并分析通過仿真結果可以看出，對于過熱蒸汽溫度串級調節(jié)系統(tǒng)，采用常規(guī)PID控制器結構簡單，容易實現(xiàn)，通過試湊法整定適當PID參數(shù)后，系統(tǒng)穩(wěn)定且超調量滿足要求，只是調節(jié)時間較長，響應速度較慢?？刂葡到y(tǒng)在減溫水擾動輸入下能夠恢復穩(wěn)定。三、研究結論

（1）引入能夠提前反映擾動的導前信號，構成多回路系統(tǒng)，采用串級汽溫調節(jié)方案，建立了船舶過熱蒸汽溫度串級調節(jié)系統(tǒng)。（2）設計了基于常規(guī)PID控制的過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)，通過仿真結果，可以看到常規(guī)PID控制器作為應用最廣泛的控制器，具有結構簡單，容易實現(xiàn)的優(yōu)點，但是在船舶過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的被控對象慣性和延遲較大，具有非線性、時變等特點下，存在響應速度慢，調節(jié)時間慢，抗干擾能力差的缺點，難以取得較好控制效果。（3）采用基于CMAC與PID的復合控制策略，對CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡與常規(guī)PID復合控制在過熱蒸汽溫度控制中的應用進行了研究。通過SIMULINK仿真結果，可以發(fā)現(xiàn)CMAC與PID的復合控制具有更快的控制響應速度，更好的跟蹤性能，具有更強的非線性逼近能力。在加入干擾的情況下，由于CMAC的加入，CMAC與PID復合控制算法能很快抑制擾動，波動較小而且調節(jié)時間相對較短。(4)PID參數(shù)的整定方面：常規(guī)PID