模糊控制在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

模糊控制在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

[摘要] 汽包水位調(diào)節(jié)控制過程難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，屬時(shí)變、非線性系統(tǒng)，所以適合采用模糊控制方案。本文分別對(duì)傳統(tǒng)PID和模糊控制方法利用MATLAB進(jìn)行仿真，并在仿真的基礎(chǔ)上對(duì)兩種方法進(jìn)行比較，得出模糊控制方法適應(yīng)系統(tǒng)滯后性、時(shí)變性方面的能力均優(yōu)于PID控制方法的結(jié)論。

[關(guān)鍵詞] 模糊控制 PID控制 汽包水位MATLAB

0.引言

隨著電力需求的增長(zhǎng)，我國(guó)的火力發(fā)電開始向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展�；痣姍C(jī)組容量越大，其設(shè)備結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，自動(dòng)化程度要求也越高。

自然循環(huán)鍋爐中，鍋爐汽包水位是非常重要的運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)它還是衡量鍋爐汽水系統(tǒng)是否平衡的重要標(biāo)志。汽包水位維持在一定允許范圍內(nèi)，是保證鍋爐和汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件。水位過高，會(huì)影響汽水分離器的正常運(yùn)行，蒸汽品質(zhì)變壞，使過熱器管壁和汽輪機(jī)葉片結(jié)垢,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致蒸汽帶水，造成汽輪機(jī)水沖擊而損壞設(shè)備；水位過低，則會(huì)破壞水循環(huán)，嚴(yán)重時(shí)將引起水冷壁管道變形爆裂。另一方面，隨著鍋爐參數(shù)的提高和容量的增大，汽包的相對(duì)容積減少，負(fù)荷變化和其他擾動(dòng)對(duì)水位的影響將相對(duì)增大，這必將加大水位控制的難度，從而對(duì)水位控制系統(tǒng)提出了更高的要求。

目前，我國(guó)大型火電機(jī)組的給水控制基本上還是采用傳統(tǒng)的PID控制方式。不同的控制公司在給水控制策略的設(shè)計(jì)上雖然各有特點(diǎn)差異，但基本上還是遵循了單沖量和三沖量控制相結(jié)合的控制模式。在穩(wěn)定的工況下，一般可以投入自動(dòng)，但是由于汽包水位的動(dòng)態(tài)特性存在非線性、不確定性、時(shí)滯和負(fù)荷干擾、非最小相位特征等特點(diǎn)，因此在機(jī)組運(yùn)行動(dòng)態(tài)較大幅度變化的情況下，容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定甚至失控。由于給水系統(tǒng)的復(fù)雜性，適應(yīng)異常工況的能力和出現(xiàn)設(shè)備故障情況時(shí)的自調(diào)整能力較弱，如何增強(qiáng)給水系統(tǒng)的控制（即汽包水位控制）效果和適應(yīng)能力成為現(xiàn)今控制工程人員急于解決的一個(gè)課題。因此，設(shè)計(jì)了鍋爐汽包水位三沖量自適應(yīng)模糊PID 串級(jí)控制系統(tǒng)，仿真研究得到了很好的控制效果。

1.模糊控制策略

模糊控制實(shí)際上是一種非線性控制，是以模糊理論模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種控制方法，從屬于智能控制的范疇。模糊控制具有以下突出特點(diǎn)：

1）模糊控制是一種基于規(guī)則的控制，它直接采用語(yǔ)言型控制規(guī)則，其依據(jù)是現(xiàn)場(chǎng)操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專家知識(shí)，在設(shè)計(jì)中不需要被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，因而使得控制機(jī)理和策略易于接受與理解，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于應(yīng)用。

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