锅炉汽包水位模糊PID控制的研究

发布时间：2017-04-25 02:16

  本文关键词：锅炉汽包水位模糊PID控制的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：锅炉是工业过程中不可缺少的动力设备，为确保安全，稳定生产，对锅炉的自动控制十分重要，其中汽包水位是一个非常重要的被控变量。由于锅炉的水位调节过程难以建立数学模型，具有非线性、不稳定性、时滞等特点。传统的锅炉水位三冲量控制系统大都采用PID控制，其控制效果还可以进一步提高。而模糊控制不要求知道被控对象的精确数学模型，只需要操作人员的经验知识及操作数据，鲁棒性强，非常适合用于非线性、滞后系统的控制。但其静态性能不能令人满意，限制了它的应用。为消除模糊控制的稳态误差，采用Fuzzy-PID控制，是常用的一种方式。 基于锅炉水位控制及模糊控制的特点，本文将Fuzzy-PID引入锅炉汽包水位的三冲量控制中，作了以下一些试探性工作： 1) 对现有的模糊PID控制器的构成方式进行归纳总结。对汽包水位的模糊PID控制方式进行结构及性能上的分析和比较，并利用Simulink分别在设定值及在干扰作用下对控制系统进行仿真。 2) 提出一种采用以误差e及其积分ei作为输入语句变量，以两个一维的模糊控制器对PID参数进行在线调整的控制方式进行了探讨。仿真结果表明，控制效果有一定的提高。 3) 自调整比例因子模糊控制器是利用一定的方式自动调整模糊控制器的比例因子，从而达到期望的控制目的。本文提出一种基于PI算法的自调整比例因子模糊控制器。通过仿真表明，较之简单模糊控制器，控制性能有一定的提高。 4) 微分作用对高频干扰十分敏感，容易导致调节品质下降。锅炉本身具有一定的滞后，若不加微分作用，则控制作用的及时性无法发挥。虽然工业锅炉内扰严重，但适当的加一点微分作用对于锅炉水位的控制有一定好处。本文对采用不完全微分型模糊PID的控制情况进行仿真研究，结果表明，控制效果较为理想。
【关键词】：汽包水位 模糊PID控制 三冲量
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TK323
【目录】：

• 第一章 引言8-12
• 1.1 锅炉的工作过程简介8-9
• 1.2 锅炉设备的调节任务9-10
• 1.3 课题背景与本文研究内容10-12
• 第二章 锅炉汽包水位特性及其控制12-19
• 2.1 锅炉汽包水位的特性12-15
• 2.1.1 汽包水位在给水流量W作用下的动态特性12-13
• 2.1.2 汽包水位在蒸汽流量D扰动下的动态特性13-14
• 2.1.3 然料量B扰动下汽包水位的动态特性14-15
• 2.2 汽包水位控制方式15-19
• 2.2.1 单冲量控制方式16
• 2.2.2 双冲量控制方式16-17
• 2.2.3 三冲量控制方式17-19
• 第三章 模糊控制原理19-29
• 3.1 概述19-20
• 3.1.1 模糊控制的形成19
• 3.1.2 模糊控制的特点19-20
• 3.2 模糊控制的工作原理20-21
• 3.2.1 模糊控制系统的组成20-21
• 3.2.2 模糊控制的基本原理21
• 3.3 模糊控制器的设计方法21-29
• 3.3.1 模糊控制器的结构设计21-22
• 3.3.2 精确输入量的模糊化22-24
• 3.3.3 确定控制规则24-27
• 3.3.4 模糊量的判决方法27-29
• 第四章 汽包水位模糊控制系统及仿真29-42
• 4.1 汽包水位的PID控制方式30-39
• 4.1.1 PID控制方式概述30-33
• 4.1.2 PID参数的整定33-35
• 4.1.3 锅炉汽包水位 PID控制器35-39
• 4.2 汽包水位的模糊控制方式39-42
• 4.2.1 模糊控制器结构39
• 4.2.2 模糊控制器的设计39-40
• 4.2.3 仿真结果40-42
• 第五章 汽包水位模糊 PID控制系统及仿真42-61
• 5.1 模糊 PID控制概述42
• 5.2 模糊 PID开关切换控制42-44
• 5.2.1 模糊 PID开关切换控制概述42
• 5.2.2 控制器设计及其仿真42-44
• 5.3 混合型模糊 PID控制44-47
• 5.3.1 混合型模糊 PID控制器概述44-45
• 5.3.2 控制器设计及其仿45-47
• 5.4 自适应模糊 PID控制47-53
• 5.4.1 概述47-49
• 5.4.2 自适应模糊 PID控制器设计及其仿真49-51
• 5.4.3 基于误差积分的自适应模糊 PID控制51-53
• 5.5 基于 PI算法的自调整比例因子模糊控制器53-56
• 5.5.1 概述54
• 5.5.2 控制器设计与仿真54-56
• 5.6 几种控制器鲁棒性分析56-61
• 5.6.1 主通道一阶滞后环节的时间常数 T_1改变56-58
• 5.6.2 主通道水位变化速度K_1改变58-61
• 第六章 结论61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 攻读工程硕士期间发表的学术论文66

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 陈琳;高辉;史国森;;锅炉水位模糊控制应用及其性能评估[J];仪器仪表用户;2012年01期

2 张新荣;张宇林;;基于单片机的燃气取暖炉智能控制系统设计[J];煤炭技术;2012年05期

3 宋典;;浅谈DeltaV系统中锅炉汽包水位的PID调节[J];科技创新导报;2011年16期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 乔金宇;基于MATLAB/SIMULINK的锅炉汽包水位控制策略及仿真分析[D];兰州理工大学;2012年

2 顾鸣祺;余热锅炉计算机控制系统设计与开发[D];东北大学;2010年

3 王俊伟;包钢热电厂220t/h煤气锅炉DCS控制系统研究[D];内蒙古科技大学;2012年

4 张春晓;基于SMPT-1000的锅炉系统控制方案设计及其实现[D];北京化工大学;2013年

  本文关键词：锅炉汽包水位模糊PID控制的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：325410