基于神经网络的锅炉汽包水位控制的研究

发布时间：2020-10-27 22:38

　　 锅炉是工业生产、热力发电等行业十分重要的动力输出设备,锅炉稳定安全地运行是上述各个行业稳定生产的前提。因此,为了保证各行业生产的稳定性以及高效性,锅炉运行的安全性以及有效控制显得十分必要而且汽包水位的有效控制是保证工业锅炉正常运行的首要参考指标。工业上比较常用的PID控制方法对被控量的精确模型依赖程度较高、对非线性系统适应力较差而且其参数一经设定就不会改变,因此应对工况坏境中的多类扰动就显得不够灵活。所以汽包水位的有效控制显得十分重要。首先结合锅炉的基本原理,构建汽包水位的数学模型。并且分析了在给水流量和蒸汽流量单独扰动下以及共同扰动下的水位走势。其次以汽包水位三冲量(水位值、给水流量、蒸汽流量)为基础框架,引入遗传算法以及扩展卡尔曼滤波理论并且与神经网络结合构建基于神经网络的控制器。用以取代目前在锅炉水位控制中常用的PID控制器,实现对锅炉汽包水位这种非线性,不稳定的被控对象的有效控制,以期待达到比较满意的节能效果和更好的控制品质。最后,使用MATLAB中的Simulink仿真模块来搭建汽包水位三冲量的实验框架,并把课题设计的神经网络控制器和常规PID控制器应用到此框架中。通过仿真来对二者的控制效果进行对比。对仿真效果分析可以看出,在加入蒸汽扰动和给水扰动的情况下,神经网络控制器能过较好地克服扰动,较快的恢复到稳定状态,而且在克服扰动的快速性上好于常规控制。通过仿真验证此控制器结构合理,抗干扰能力强等优点;同时也说明此控制器的可行性。
【学位单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK223.7
【部分图文】：

第 2 章 锅炉系统概述炉设备作为热能装置是工业生产不可或缺的动力来源，锅炉运行的稳生产效率的高低、质量的好坏有巨大的影响。本章较为详细的介绍锅过数学建模的方式分析锅炉在给水流量以及蒸汽流量分别作用下的汽和共同作用下的水位的走势。炉组成简介炉是各种大型设备主要的动力源。锅炉因具有把燃料的化学能（煤、变为设备运行（蒸汽）动力的这一特点，因此锅炉一直以来在工业生常生活中起着其重要的作用[23]。锅炉系统主要包括：燃料燃烧机构构、送引风机构以及管道阀门等辅助机构。主要流程图如图 1 所示。

华北理工大学硕士学位论文经过预热的空气经过进料口进入燃烧室与燃料混合燃烧。燃料的虎穴能转换，一部分供给汽包用于加热其内的水以便产生水蒸气，另一部分用于加热炉过热器给外界的给水进行预热。经过预热的给水进入汽包以补充因汽化流失。汽包中产生的蒸汽送至负载用以拖动负载运行，燃料燃烧产生的烟气通过置送至烟囱经过相关净化处理后排入大气。 锅炉汽水系统锅炉正像其名称一样由“锅”和“炉”两大部分构成[24]，其中“炉”即是统，目的在于加热“锅”中的水来产生蒸汽，“锅”即是过路的汽水系统也研究的重点。汽水循环的基本流程参看图 2 的描述。

TTSH( S) TSH( S) TSV(S ) Ku(S )wwww+=+1212写成传递函数的形式为：( )( )( ) ( 1)12w++==TSTSTSKVSHSGSwww由于给水想的时间参量wT 比较小，因此考虑忽略掉此为：( )( )( ) ( 1) ( 1)122w+=+==TSTSSTSKVSHSGSwwεε =1KTw一般称作反应速度，其物理意义即是在给水mm/s*t/h）。系统的滞后性，而且单位给水流量相对于锅炉容积而言间内进行给水，但是汽包内的水位变化并不十分明显。点顺理成章。图 3 为只考虑给水因素的阶跃响应。
【参考文献】

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本文编号：2859168