【正文】 ................................................................. 17 模糊控制存在的問題 .............................................................................................. 17 模糊 PID 控制 .......................................................................................................... 17 模糊自適應(yīng) PID 原理簡(jiǎn)介 ..................................................................................... 17 多模態(tài)模糊 PID 控制原理 ..................................................................................... 18 多模態(tài)模糊 PID 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) ............................................................................. 18 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 第三章 鍋爐汽包液位系統(tǒng)特性與控制方法分析 ................................................................ 19 汽包液位的動(dòng)態(tài)特性 ............................................................................................... 19 汽包液位在給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性 .............................................................. 19 汽包液位在蒸汽流量作用下的動(dòng)態(tài)特性 .............................................................. 21 鍋爐汽包液位控制 ................................................................................................... 22 單沖量控制系統(tǒng) ...................................................................................................... 23 雙沖量控制系統(tǒng) ...................................................................................................... 24 三沖量控制系統(tǒng) ...................................................................................................... 25 第四章 鍋爐汽包液位 PID 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真研究 ........................................................ 27 汽包液位的 PID 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................................... 27 汽包液位的 PID 控制系統(tǒng)的建立 ......................................................................... 27 PID 參數(shù)的整定 ....................................................................................................... 27 仿真研究 ................................................................................................................... 29 關(guān)于 MATLAB ........................................................................................................ 29 關(guān)于 SIMULINK ..................................................................................................... 30 仿真研究 .................................................................................................................. 30 第五章 多模態(tài)模糊 PID 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真研究 ............................................................ 32 模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真研究 ........................................................................... 32 模糊控制器的設(shè)計(jì) .................................................................................................. 32 模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 37 仿真研究 .................................................................................................................. 38 多模態(tài)模糊 PID 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ......................................................................... 43 仿真研究 .................................................................................................................. 44 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 幾種控制效果比較分析 ........................................................................................... 45 第六章 結(jié)束語 ........................................................................................................................ 46 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 48 致謝 .......................................................................................................................................... 50 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 引 言 課題背景與意義 鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)部門重要的動(dòng)力設(shè)備，它產(chǎn)生的高壓蒸汽可作為動(dòng)力源，也可作為精餾、干燥、反應(yīng)、加熱等過程的熱源。就熱電廠而言，鍋爐產(chǎn)生的合 格蒸汽用來推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再由氣輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī) ,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，送給用戶。 為此，生產(chǎn)過程的各個(gè)主要工藝參數(shù)必須嚴(yán)格控制。 鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是保障國(guó)家財(cái)產(chǎn)及人民生命安全，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，合理使用和節(jié)約能源的重要保證。鍋爐是受火焰加熱且具有爆炸危險(xiǎn)的特殊設(shè)備和壓力容器，其安全性尤為重要。只有在充分保證鍋爐安全生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境和運(yùn)行可靠的前提下，通過科學(xué)管理、技術(shù)改造、提高操作及運(yùn)行水平，使鍋爐實(shí)現(xiàn)熱效率高的狀態(tài)。鍋爐控制系統(tǒng)的研究對(duì)于提高系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性具有深遠(yuǎn)的意義，同時(shí)對(duì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化也有一 定的促進(jìn)作用。其中，壓力、液位、溫度是鍋爐運(yùn)行質(zhì)量的重要指標(biāo)，液位過高會(huì)影響汽水分離，產(chǎn)生汽帶水現(xiàn)象；液位過低會(huì)影響汽水循環(huán)，使金屬局部過熱而爆管，導(dǎo)致重大事故。因此，必須對(duì)汽包液位進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使液位嚴(yán)格控制在規(guī)定范圍內(nèi)。 正常運(yùn)行時(shí)的鍋爐燃燒系統(tǒng)必須使出口的過熱蒸汽溫度維持在一定范圍內(nèi)，該參數(shù)的控制質(zhì)量直接影響著機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。過熱蒸汽溫度過高，可能造成過熱器、蒸汽管道及汽輪機(jī)的高壓部分金屬損壞；過熱蒸汽溫度過低，降低汽輪機(jī)的效率，加劇對(duì)葉片的侵蝕。所以，在鍋爐運(yùn)行中必須保持過熱汽溫的穩(wěn)定性。 另外，壓力過大容易帶來危險(xiǎn)。所以，要把壓力、液位、溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。 為了滿足負(fù)荷設(shè)備的要求，保證鍋爐 本 身運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，工業(yè)鍋爐主要有下列自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） (1) 保持汽包液位 汽包液位是工業(yè)鍋爐正常運(yùn)行的主要指標(biāo)。液位過高會(huì)影響汽水分離，產(chǎn)生汽帶水現(xiàn)象；液位過低會(huì)影響汽水循環(huán)，使金屬管壁局部過熱而爆管，導(dǎo)致重大事故。因此，必須對(duì)汽包液位進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，將其嚴(yán)格控制在工藝允許的范圍內(nèi)。 (2) 維持蒸汽壓力 蒸汽壓力是衡量鍋爐的蒸汽生產(chǎn)量與負(fù)荷設(shè)備的蒸汽消耗量是否平衡的重要指標(biāo)，是蒸汽的重要工藝參數(shù) 。蒸汽壓力過低或過高，對(duì)于金屬導(dǎo)管和負(fù)荷設(shè)備都是不利的。壓力過高，會(huì)導(dǎo)致鍋爐受損；壓力過低，就不可能提供給負(fù)荷設(shè)備符合質(zhì)量的蒸汽。因此，控制蒸汽壓力是安全生產(chǎn)的需要，也是保證燃燒經(jīng)濟(jì)性的需要。 (3) 維持爐膛負(fù)壓 爐膛負(fù)壓的變化，反映了引風(fēng)量與送風(fēng)量的相適應(yīng)程度。通常要求爐膛負(fù)壓保持在20~40Pa 的范圍內(nèi)，這對(duì)燃燒狀況、鍋爐房工作條件、爐膛的維護(hù)及安全運(yùn)行都最為有利 [6]。如果爐膛壓力太大，爐膛容易向外噴火，既影響環(huán)境衛(wèi)生，又可能危及設(shè)備與操作人員的安全。負(fù)壓太小，爐膛吸入冷風(fēng)量增大，增加引風(fēng)機(jī)的電 耗和煙氣帶走的熱量損失。因此，需要維持爐膛壓力在一定的范圍之內(nèi)。 (4) 保持過熱蒸汽溫度恒定 為了保證汽輪機(jī)正常工作，必須保證過熱蒸汽溫度恒定，汽溫過高或過低都會(huì)影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，所以，過熱蒸汽溫度是影響安全的重要參數(shù)，一般要求溫度變化保持在士 5℃的范圍之內(nèi)。 (5) 保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性 鍋爐的熱效率主要取決于空燃比。如果比值不當(dāng)，空氣不足，結(jié)果導(dǎo)致燃料的不完全燃燒，當(dāng)大部分燃料不能完全燃燒時(shí)，熱量損失直線上升；如果空氣過多，就會(huì)使大量的熱量損失在煙氣之中，使燃燒效率降低。因此，必須使空氣和燃料維持 適當(dāng)?shù)谋壤?，?nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 使鍋爐工作在最佳工況下，使鍋爐熱效率最高，避免環(huán)境污染，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。 通過對(duì)工業(yè)鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)的分析，我們知道 :工業(yè)鍋爐的汽包液位是正常運(yùn)行的主要指標(biāo)之一，汽包液位是一個(gè)十分重要的被調(diào)參數(shù)。如果液位過低，則由于汽包內(nèi)的水量較少，而負(fù)荷卻很大，水的汽化速度又快，因而汽包內(nèi)的水量變化速度很快，如不及時(shí)控制，就會(huì)使汽包內(nèi)的水全部汽化，導(dǎo)致鍋爐燒壞或爆炸；液位過高會(huì)影響汽包的汽水分離。產(chǎn)生蒸汽帶水現(xiàn)象，會(huì)使過熱器管壁結(jié)垢導(dǎo)致破壞，同時(shí)過熱蒸汽溫度急劇下降、如果該蒸汽作為汽輪機(jī)動(dòng)力的話，還會(huì)損壞 汽輪機(jī)葉片，影響運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。由此可見，鍋爐給水系統(tǒng)采用自動(dòng)控制是必不可少的，它對(duì)減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證鍋爐的安全運(yùn)行具有重要意義。 本文以鍋爐汽包液位控制為例來研究模糊 PID 復(fù)合控制在鍋爐控制中的應(yīng)用。 鍋爐控制的研究現(xiàn)狀 鍋爐是火力發(fā)電廠的重要設(shè)備，同時(shí)也是工礦企業(yè)生產(chǎn)的重要熱力設(shè)備，隨著改革開放后國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，鍋爐工業(yè)得到了飛速發(fā)展，我國(guó)每年有很多套的新造工業(yè)鍋爐投入運(yùn)行。因?yàn)殄仩t的燃燒是多輸入多輸出系統(tǒng)，各參數(shù)之間相互影響，相互制約，并且有時(shí)受負(fù)荷干擾嚴(yán)重，因此很難用精確的數(shù)學(xué) 模型來表示，用經(jīng)典控制理論難以實(shí)現(xiàn)有效的控制，目前在工程設(shè)計(jì)中經(jīng)常采用的方法是具體分析生產(chǎn)過程的特點(diǎn)和要求，在設(shè)計(jì)單回路為主的基礎(chǔ)上，考慮到多變量系統(tǒng)的特點(diǎn)，加以補(bǔ)充修正。因各回路之間的相互制約，控制效果也不盡人意，并且設(shè)計(jì)復(fù)雜，造價(jià)高，這樣中