锅炉汽包水位模糊自适应控制及仿真

发布时间：2017-06-12 18:01

  本文关键词：锅炉汽包水位模糊自适应控制及仿真，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：锅炉是工业生产过程中极其重要的动力设备,而锅炉汽包水位自动控制是影响整个锅炉机组安全经济运行的重要因素。但是,由于锅炉汽包水位具有非线性、不确定性、并且存在虚假水位等特点,这给锅炉汽包水位控制系统的设计带来了困难。为了使锅炉汽包水位控制系统能够实现超调量小、跟踪性能好、抗干扰能力强、响应迅速。本文主要进行了如下工作：(1)通过把对象模型与实际对象并联起来,使控制器接近模型的动态逆的方式设计内模PID的锅炉汽包水位控制系统,并与采用串级PID控制器的锅炉汽包水位控制系统的仿真结果进行对比。结果表明,内模控制方法在对干扰的抑制能力,保持系统稳定性等方面都要优于串级PID控制方法。(2)应用模糊数学与模糊逻辑推理理论设计了模糊PID控制器,并和锅炉汽包水位串级PID控制器进行仿真对比。可以看出模糊PID控制响应迅速,超调量更小,跟踪精度更高。(3)将内模控制方法和模糊控制方法结合起来,采用相消法设计1MC控制器,根据参考模型输出与实际模型输出的偏差e及其变化率ec在线模糊调节PID参数,设计了模糊PID的模型参考自适应内模控制。并与采用内模PID控制和模糊PID控制的锅炉汽包水位控制系统进行仿真比较。发现模糊PID的模型参考自适应内模控制响应迅速,鲁棒性强,特别是在锅炉汽包水位模型参数失配的情况下,比内模控制和模糊PID控制能够更好的保持系统的稳定性。(4)基于DSP设计了锅炉汽包水位控制系统,通过传感器采集锅炉蒸汽流量、给水流量和汽包水位的差压信号,输入DSP中执行算法,输出控制量调节给水阀门开度,来控制汽包水位。
【关键词】：锅炉 汽包水位 模糊控制 内模控制 PID控制 模型参考
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK223.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-19
• 1.1 研究背景和意义12-15
• 1.2 本课题研究现状15-17
• 1.3 本文的主要研究内容和结构17-19
• 2 锅炉汽包水位动态特性19-30
• 2.1 锅炉系统概述19-21
• 2.2 锅炉汽包水位的动态特性21-24
• 2.2.1 给水流量变化的锅炉汽包水位动态特性21-22
• 2.2.2 蒸汽流量变化的锅炉汽包水位动态特性22-23
• 2.2.3 燃料量变化的锅炉汽包水位动态特性23-24
• 2.3 锅炉汽包水位控制方式研究24-29
• 2.3.1 单冲量控制方式24-26
• 2.3.2 双冲量控制方式26-27
• 2.3.3 三冲量控制方式27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 基于内模控制的锅炉汽包水位控制及仿真30-41
• 3.1 引言30-31
• 3.2 内模控制的基本原理31-33
• 3.2.1 内模控制的思想31-32
• 3.2.2 内模控制的主要性质32
• 3.2.3 内模控制的实现问题32-33
• 3.3 内模控制器设计33-34
• 3.4 滤波器参数α对内模控制系统的影响34-36
• 3.5 基于内模控制的锅炉汽包水位仿真36-40
• 3.6 本章小结40-41
• 4 基于模糊PID的锅炉汽包水位控制及仿真41-60
• 4.1 引言41-42
• 4.2 模糊控制原理42-45
• 4.2.1 模糊控制的思想42-43
• 4.2.2 模糊控制系统组成43-44
• 4.2.3 模糊控制的特点44-45
• 4.3 模糊控制器的设计45-53
• 4.3.1 模糊控制器的结构45-46
• 4.3.2 输入量的模糊化46-50
• 4.3.3 确定模糊控制规则集50-52
• 4.3.4 对输出量进行解模糊化(清晰化)52-53
• 4.4 基于自适应模糊PID的锅炉汽包水位控制仿真53-59
• 4.4.1 锅炉汽包水位自适应模糊PID控制器的设计54-56
• 4.4.2 锅炉汽包水位自适应模糊PID控制系统仿真分析56-59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 基于模糊PID模型参考自适应内模控制的锅炉汽包水位控制及仿真60-73
• 5.1 引言60
• 5.2 模糊PID的模型参考自适应内模控制原理60-61
• 5.3 模糊PID的模型参考自适应内模控制器的设计61-64
• 5.3.1 内模控制器的设计61-62
• 5.3.2 模糊PID控制器的设计62-64
• 5.4 锅炉汽包水位控制仿真实现64-72
• 5.4.1 MATLAB软件介绍64
• 5.4.2 SIMULINK仿真系统介绍64-65
• 5.4.3 基于模糊PID的模型参考自适应内模控制的锅炉汽包水位控制仿真65-72
• 5.5 本章小结72-73
• 6 锅炉汽包水位控制系统软硬件设计73-84
• 6.1 引言73-74
• 6.2 DSP芯片的选取74-76
• 6.2.1 TMS320F2812DSP简介74
• 6.2.2 TMS320F2812的性能74-76
• 6.3 锅炉汽包水位控制系统硬件设计76-80
• 6.3.1 控制系统电源模块设计77
• 6.3.2 存储器设计77-78
• 6.3.3 D/A转换模块78
• 6.3.4 串行通信模块78-80
• 6.4 锅炉汽包水位控制系统软件设计80-83
• 6.4.1 开发DSP芯片语言的选择80
• 6.4.2 系统软件设计80-83
• 6.5 本章小结83-84
• 7 总结与展望84-86
• 7.1 总结84-85
• 7.2 展望85-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-92
• 附录92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 谭冠政,肖宏峰,王越超;具有不完全微分的最优模糊PID控制器及其在智能人工腿中应用的仿真研究(英文)[J];控制理论与应用;2002年03期

2 陈小云;;模糊控制在锅炉水位控制中的应用研究[J];中国科技信息;2006年06期

3 赵曜;内模控制发展综述[J];信息与控制;2000年06期

4 李益华;王国伟;李源;;基于模糊自适应PID的锅炉汽包水位控制[J];自动化与仪器仪表;2010年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王芳;模糊自调整PID控制在锅炉汽包水位控制中的应用[D];山东大学;2007年

2 黄岩;多变量内模-PID控制[D];北京化工大学;2008年

  本文关键词：锅炉汽包水位模糊自适应控制及仿真，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：444570