鍋爐過熱汽溫的串級(jí)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(jí)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(bào)價(jià)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(huì)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(hào)價(jià)格報(bào)價(jià)歡迎您來電咨詢，下面是鍋爐過熱汽溫的串級(jí)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(huì)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(huì)引起汽輪機(jī)末級(jí)蒸汽濕度增加，從而降低汽輪機(jī)的內(nèi)效率，加劇對(duì)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(gè)大慣性帶純滯后的對(duì)象。目前電廠對(duì)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(hào)的系統(tǒng)。其系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

針對(duì)過熱汽溫調(diào)節(jié)對(duì)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(duì)象調(diào)節(jié)通道找出一個(gè)比被調(diào)量反應(yīng)快的中間信號(hào)θ1作為調(diào)節(jié)器的補(bǔ)充信號(hào)，以改善對(duì)象調(diào)節(jié)通道的動(dòng)態(tài)特性。動(dòng)態(tài)時(shí)調(diào)節(jié)器根據(jù)θ1的微分和θ2這兩個(gè)信號(hào)而動(dòng)作。但在靜態(tài)時(shí)（調(diào)節(jié)過程結(jié)束后）θ1不再變化，則dθ/dt=O，這時(shí)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(hào)θ1的引入在一定程度上確實(shí)提高了控制系統(tǒng)的動(dòng)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(dòng)造成過熱汽溫θ2的波動(dòng)。對(duì)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(shí)，過熱汽溫的波動(dòng)甚至超過允許的變化范圍，影響到電廠的安全生產(chǎn)。同時(shí)，這些波動(dòng)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(duì)象精確數(shù)學(xué)模型，魯棒性好，特別適合于大滯后、時(shí)變、非線性場合。針對(duì)現(xiàn)場實(shí)際，我們提出一種鍋爐過熱汽溫的串級(jí)模糊控制系統(tǒng)。

2控制方案的設(shè)計(jì)

串級(jí)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(shí)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(dòng)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(gè)常規(guī)比例積分控制和一個(gè)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(duì)兩個(gè)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(dòng)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(hào)的過熱汽溫控制仿真框圖和過熱汽溫串級(jí)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(jí)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(jí)模糊控制系統(tǒng)與具有導(dǎo)前微分信號(hào)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(jí)模糊控制系統(tǒng)對(duì)象的參數(shù)或結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，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(gè)獨(dú)到的控制方案。

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鍋爐過熱汽溫的串級(jí)模糊控制系統(tǒng)