模糊PID控制在主汽溫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

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1、2008年第l0期東北電力技術(shù)9^’’’’’’’’’、；研究i^¨模糊PID控制在主汽溫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用^．¨2^與：_^_TheApplicationofFuzzyPIDControllingto應(yīng)用-tII‘lItlI‘MainSteamTemperatureControlSystem李建軍，姜東嬌，馬志杰(東北電力科學(xué)研究院有限公司，遼寧沈陽(yáng)110006)摘要：分析了鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出采用模糊PID控制策略改善鍋爐主汽溫度的調(diào)節(jié)品質(zhì)，并進(jìn)行了論證。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了鍋爐主汽溫度模糊PID控制系統(tǒng)，在200MW

2、機(jī)組DCS改造中進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，并與單純PID控制方式進(jìn)行了比較。關(guān)鍵詞：鍋爐主汽溫度；模糊PID控制；調(diào)節(jié)品質(zhì)[中圖分類號(hào)]TP273．4；TK323[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B[文章編號(hào)]1004—7913(2008)10—0009—03鍋爐主汽溫度是火力發(fā)電機(jī)組中需控制的主要略，會(huì)改善控制系統(tǒng)的運(yùn)行品質(zhì)。模糊控制作為智參數(shù)之一。鍋爐主汽溫度控制直接影響到機(jī)組的熱能控制的典型代表，在工業(yè)過(guò)程控制中，尤其是在效率和設(shè)備的安全運(yùn)行，因此汽溫控制系統(tǒng)是機(jī)組工業(yè)爐、窯的控制中取得了不少成果。實(shí)踐表明其的一個(gè)重要控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，傳統(tǒng)的P

3、ID具有較強(qiáng)的魯棒性、擬人性、自適應(yīng)性，特別適合策略往往難以滿足汽溫控制的要求。本文提出將模類似汽溫較復(fù)雜控制系統(tǒng)，能對(duì)各種擾動(dòng)作出快速糊PID算法用于汽溫控制系統(tǒng)，以改善調(diào)節(jié)品質(zhì)，反應(yīng)，只是其穩(wěn)態(tài)精度不高，雖然在理論上可以通并在老機(jī)組熱控系統(tǒng)DCS改造中加以檢驗(yàn)，取得過(guò)細(xì)分模糊子集達(dá)到改善穩(wěn)態(tài)精度的目的，但是受了理想的效果?？刂破魅萘亢涂刂浦芷诘南拗?，實(shí)際應(yīng)用中并不能無(wú)限細(xì)分下去。而PID算法卻彌補(bǔ)了模糊控制的不1控制方案論證足，具有較高的穩(wěn)態(tài)精度。將二者結(jié)合起來(lái)控制主目前，鍋爐主汽溫度的控制大多采用雙信號(hào)汽汽溫度，充分發(fā)揮

4、兩種控制方法的長(zhǎng)處，就會(huì)取得溫控制系統(tǒng)或汽溫串級(jí)控制系統(tǒng)，甚至有些機(jī)組采較好的動(dòng)態(tài)性能和滿意的穩(wěn)態(tài)精度。用單回路控制系統(tǒng)，控制策略為PID。有些系統(tǒng)在2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)此基礎(chǔ)上增加了燃料量前饋、蒸汽流量前饋、相位補(bǔ)償?shù)仁侄?，但效果均不佳。由于鍋爐主汽溫度反在大型鍋爐中過(guò)熱器管道較長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為饋控制回路中存在較長(zhǎng)時(shí)間的延遲和較大的慣性，了改善控制品質(zhì)，通常采用分段汽溫控制，將整個(gè)負(fù)荷升降、煤種變化、送風(fēng)量和引風(fēng)量的改變、過(guò)過(guò)熱器分成若干段，每段設(shè)置一個(gè)噴水減溫器。以熱器表面狀態(tài)變化都可導(dǎo)致汽溫特性的變化。此670t／h鍋爐為例，

5、典型的設(shè)置是2個(gè)減溫器分別外，燃燒器啟停及分布變化和蒸汽吹灰過(guò)程也會(huì)對(duì)用來(lái)控制屏式過(guò)熱器出口汽溫和高溫段出口汽溫，汽溫特性形成強(qiáng)烈的擾動(dòng)。因此，主汽溫控制系統(tǒng)其布置示意圖如圖1所示。是一大延遲、非線性、變參數(shù)、干擾因素眾多的復(fù)圖1中的I級(jí)噴水減溫是為Ⅱ級(jí)噴水減溫調(diào)節(jié)雜系統(tǒng)，僅僅采用傳統(tǒng)的PID策略往往不能作到長(zhǎng)期、穩(wěn)定投入自動(dòng)運(yùn)行，必須采取有效措施對(duì)控制I級(jí)噴水減溫II級(jí)噴水減溫策略進(jìn)行有針對(duì)性地改進(jìn)。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，符合工程要求的智能控制在過(guò)程控制領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并且收到了令人滿意的控制效果，將智能控制

6、職．的方法引入到鍋爐主汽溫度控制系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)主汽溫圖l減溫系統(tǒng)示意圖動(dòng)態(tài)特性隨鍋爐工況變化時(shí)快速相適應(yīng)的控制策10東北電力技術(shù)2008年第10期打基礎(chǔ)，并非控制最終目標(biāo)，對(duì)精度要求不高，但的隸屬函數(shù)(根據(jù)實(shí)際情況，這里取為正三角函需要有一定的魯棒性，能對(duì)各種擾動(dòng)作出快速反數(shù))。應(yīng)，與Ⅱ級(jí)噴水匹配較好。模糊控制器可以較好地d．總結(jié)運(yùn)行人員在控制過(guò)程中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，滿足這些要求。確定控制規(guī)則(見(jiàn)表1)。根據(jù)L．A．Zaden的模Ⅱ級(jí)噴水減溫器是用來(lái)保持Ⅲ段過(guò)熱器出口溫糊推理算法和以上數(shù)據(jù)求出模糊控制表(見(jiàn)表2)。度不變，過(guò)熱器出口溫度

7、作為汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的最終離線完成以上工作后，將模糊控制表存入DCS調(diào)節(jié)目標(biāo)，對(duì)動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)態(tài)精度都有較高要求，過(guò)程控制站，用于在線控制，根據(jù)實(shí)際情況，可以因而設(shè)計(jì)了模糊PID控制，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。在線微調(diào)模糊控制表。在線運(yùn)行時(shí)，模糊調(diào)節(jié)器首先將采集到的偏差e、偏差變化△e的實(shí)際值分別乘以各自的量化因子，求得E、EC，根據(jù)E和EC查模糊控制表，得出，乘以比例因子，求出控制變量“，(n)，一個(gè)控制周期結(jié)束，進(jìn)入下一個(gè)控制周期。模糊調(diào)節(jié)與PID調(diào)節(jié)的切換由以下法則確定：IFlE(n)≥+1ITHEN圖2II級(jí)減溫控制原理“(n)=U

8、z(n)當(dāng)干擾或其它原因造成主蒸汽溫度偏離定值過(guò)表1模糊控制規(guī)則7；三j颶大時(shí)，模糊調(diào)節(jié)器的輸出發(fā)揮作用，在盡可能小的7超調(diào)量和盡可能短的暫態(tài)過(guò)程中，使主蒸汽溫度回6歸到定值附近，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)后切人雙聘豫晰孤信號(hào)串級(jí)PID調(diào)節(jié)器，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無(wú)差調(diào)節(jié)，滿船陟足系統(tǒng)在