模糊控制在燃烧控制系统中的应用研究

发布时间：2017-10-07 16:29

  本文关键词：模糊控制在燃烧控制系统中的应用研究

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【摘要】：21世纪以来,我国经济的飞速发展促使了全国用电需求猛增,为了缓解用电紧张局面,一大批超临界机组和超超临界机组正在全国推广。锅炉是火电机组的重要组成部分,炉内燃烧效率较低,是造成火电机组耗煤量高、能源利用率低的主要原因之一,燃烧不充分还会增加锅炉排放烟气中的氮氧化物、硫氧化物等有毒废气的含量,对人民的生活环境及身体健康造成潜在的威胁。目前我国火电厂仍广泛采用经典PID控制器作为锅炉燃烧控制系统的控制单元,但是随着机组发电量的增大与智能化的推广,采用智能控制技术实现机组高度自动控制必将成为火电机组未来的发展方向。本文以某600MW火电机组燃烧系统为被控对象,研究了变论域模糊PID控制器在火电机组中的应用情况。首先,分析了燃烧系统的三个子系统的对象特性与控制现状,阐述了模糊控制的控制原理,根据各个子系统的控制特性建立相应的模糊控制策略,并结合变论域控制与模糊自整定PID控制器的优点,提出了函数型变论域模糊自整定PID控制器的控制思路。其次,根据不同工况下各个子系统的数学模型,分析系统阶跃响应实验,结合系统ee-(5)相轨迹曲线与对象特性,推导出各个系统的模糊规则表,并在Simulink软件中仿真验证了控制效果。最后,针对函数型伸缩因子潜在的“失真”问题,提出采用粒子群算法在线优化变论域模糊自整定PID控制器的伸缩因子的控制方案,并在Matlab中编写M文件,通过计算对比适应度函数J获得伸缩因子最优解。燃料量系统的仿真实验验证了方案的可行性。
【关键词】：锅炉燃烧控制 变论域模糊控制 粒子群算法 MATLAB仿真
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM621.2;TP273.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 选题意义与背景9-10
• 1.1.1 我国能源结构特点9
• 1.1.2 我国火电机组发展现状9-10
• 1.2 锅炉燃烧系统优化策略研究现状10-11
• 1.3 模糊控制理论的研究概况11-13
• 1.3.1 模糊控制理论的发展与研究现状11-12
• 1.3.2 模糊控制在火电机组中的应用现状12-13
• 1.4 本文的主要内容13-15
• 第2章 火电机组燃烧过程自动控制系统15-26
• 2.1 火电机组燃烧系统概况15-17
• 2.1.1 火电机组燃烧控制系统的任务15-16
• 2.1.2 火电机组燃烧控制系统的特点16-17
• 2.2 燃烧过程被控对象动态特性17-20
• 2.2.1 主汽压被控对象特性分析17-19
• 2.2.2 烟气含氧量被控对象特性分析19-20
• 2.2.3 炉膛压力被控对象特性分析20
• 2.3 燃烧过程控制的控制方案20-25
• 2.3.1 燃烧过程控制系统的基本构成20-21
• 2.3.2 各控制系统的基本控制方案21-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 变论域模糊自整定PID控制器的设计26-38
• 3.1 模糊集合的数学基础26-28
• 3.1.1 模糊集合及运算26-27
• 3.1.2 隶属函数与模糊关系27-28
• 3.2 模糊控制器的基本结构与设计流程28-33
• 3.2.1 选择控制器的结构29
• 3.2.2 模糊化处理29-31
• 3.2.3 模糊规则与模糊决策31-32
• 3.2.4 反模糊化处理32-33
• 3.3 变论域模糊自整定PID控制器33-37
• 3.3.1 变论域模糊控制的插值原理34-37
• 3.3.2 变论域模糊自整定PID控制器的实现方法37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 变论域模糊PID控制器在燃烧控制系统中的仿真应用38-53
• 4.1 燃料量控制系统仿真分析38-47
• 4.1.1 变论域模糊PID控制器的控制结构38-39
• 4.1.2 模糊规则的推导39-42
• 4.1.3 仿真模型搭建42-45
• 4.1.4 仿真实验45-47
• 4.2 送风控制系统仿真分析47-50
• 4.2.1 送风控制系统的控制结构48
• 4.2.2 模糊规则的推导48-49
• 4.2.3 仿真实验49-50
• 4.3 引风控制系统仿真分析50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 基于PSO的变论域模糊PID在燃料量控制系统中的应用53-59
• 5.1 函数型伸缩因子变换论域的局限性53
• 5.2 粒子群算法的基本原理53-54
• 5.3 PSO算法优化伸缩因子的设计思路54-56
• 5.4 基于PSO的变论域模糊PID在燃料量系统的仿真设计56-57
• 5.5 本章小结57-59
• 第6章 总结与展望59-61
• 6.1 总结59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士期间发表的论文及参加的科研工作64-65
• 致谢65

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