【正文】 火電廠過熱汽溫模糊控制的研究 I 【 摘要 】 模糊控制的基本思想就是利用計算機(jī)來實現(xiàn)人的控制經(jīng)驗。模糊控制就是用模糊數(shù)學(xué)的方法來描述 過程變量 和控制作用的關(guān)系，然后根據(jù)模糊 規(guī)則， 用模糊邏輯推理的方法得出此時刻的控制量，以達(dá)到復(fù)雜對象的最優(yōu)的控制結(jié)果。 火電廠主汽溫控制系統(tǒng)中的控制對象本身就具有滯后大和慣性大的特 點 ，并且主汽溫變化的原因很多，這樣系統(tǒng)就非常的復(fù)雜。采用傳統(tǒng)的控制方法復(fù)雜且效果差。 本文充分利用模糊控制的動態(tài)特性好和 PI調(diào)節(jié)能消除靜態(tài)偏差的特性，研究了復(fù)合模糊 控制在電廠過熱汽溫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。并利用 MATLAB進(jìn)行了仿真， 結(jié)果表 明 控制系統(tǒng)具有更好的抗干擾能力和適應(yīng)性。 關(guān)鍵字 ：過熱汽溫 ； 串級控制 ； 模糊控制 ； 復(fù)合 模糊 控制 火電廠過熱汽溫模糊控制的研究 II 【 ABSTRACT】 The basic idea of fuzzy control is utilize puter to achieve the control experience of human. The fuzzy control use fuzzy mathematic method to depict the relationship of process viriable and control action, then base on fuzzy control rules, calculating controller outputs with fuzzy logic method, so as to get the optimized control result. The superheated steam temperature in power plant has the characters of long time delay and large inertia, and many disturbance could influence this parameter, these factors make the control structure bee plicated, and use classical control can’t get satisfying result. This dissertation make full use of both the good dynamic characteristics of fuzzy control and eliminating static deviation of PI control, it research the application of posite fuzzy control in the superheated steam temperature system of power plant. Simulation is done by application of MATLAB software. The results of simulation indicate that the control system will have better antidisturbance capacity and adaptability. Key word： superheated steam temperature, serial control, fuzzy control, posite fuzzy control 火電廠過熱汽溫模糊控制的研究 III 目錄 1 緒論 .......................................................... 1 過熱汽溫控制領(lǐng)域的現(xiàn)狀 ........................................... 2 過熱蒸汽溫度過程控制的重要性 ................................. 3 過熱蒸汽溫度實時控制存在的難度 ............................... 4 過熱蒸汽溫度過程控制的發(fā)展方向 ............................... 4 本文研究目的及研究的主要內(nèi)容 ..................................... 5 2 過熱汽溫控制特性與要求 .......................................... 7 過熱蒸汽溫度對象的靜態(tài)特性 ....................................... 7 過熱蒸汽溫度對象的動態(tài)特性 ....................................... 8 蒸汽流量 (負(fù)荷 )擾動下過熱汽溫的動態(tài)特性 ....................... 8 煙氣流量擾動下過熱汽溫的動態(tài)特性 ............................. 9 減溫水流量擾動下過熱汽溫的動態(tài)特性 .......................... 10 本章小結(jié) ........................................................ 10 3 過熱蒸汽溫度串級控制系統(tǒng)的分析 .................................. 12 PID 控制作用 .................................................... 12 比例（ P）控制 ............................................... 12 比例積分（ PI）控制 .......................................... 12 比例微分（ PD）控制 .......................................... 13 比例積分微分（ PID）控制 ..................................... 13 過熱汽溫串級控制系統(tǒng) ............................................ 14 過熱汽溫串級控制系統(tǒng)的仿真研究 .................................. 16 本章小結(jié) ........................................................ 19 4 過熱汽溫復(fù)合模糊串級控制的研究 .................................. 20 模糊控制原理 .................................................... 20 模糊控制基本思想及發(fā)展歷史 .................................. 20 模糊控制的特點 .............................................. 21 模糊控制系統(tǒng) ................................................ 22 模糊控制器（ FLC）的設(shè)計 ......................................... 23 火電廠過熱汽溫模糊控制的研究 IV 模糊控制器的組成 ............................................ 23 隸屬度函數(shù)及模糊化 .......................................... 23 知識庫 ...................................................... 25 精確化計算 .................................................. 26 本課題復(fù)合模糊串級控制系統(tǒng)的設(shè)計 ................................ 27 復(fù)合模糊串級控制系統(tǒng)的仿真研究 .................................. 30 本章小結(jié) ........................................................ 35 5 結(jié)論與展 望 .................................................... 37 主要結(jié)論 ........................................................ 37 后續(xù)工作展望 .................................................... 37 致謝 ........................................................... 38 參考文獻(xiàn) ........................................................ 39 火電廠過熱汽溫模糊控制的研究 1 1 緒論 電力安全生產(chǎn)的重要性是由電力生產(chǎn)、電力基本建設(shè)、電力多種經(jīng)營的客觀規(guī)律和生產(chǎn)特性及社會作用決定的。隨著電力工業(yè)迅速發(fā)展、電力體制改革和市場化進(jìn)程加快，電力安全生產(chǎn)的重要性更加突出，電力安全生產(chǎn)的重要性有以下幾個方面。 （ 1）電力安全生產(chǎn)影響各行各業(yè)和社會穩(wěn)定。 電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是具有社會公用 事業(yè)性質(zhì)的行業(yè)。 并 為各行各業(yè)（如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通、科研）提供電力，為人民的日常生活提供電力，如果供電中斷，特別是電網(wǎng)事故造成大面積停電，將使各行各業(yè)的生產(chǎn)停頓或癱瘓，有的還會產(chǎn)生一系列次生事故，帶來一系列次生災(zāi)害。另外，供電中斷或大面積停電，會給社會和人民生活秩序帶來混亂，甚至造成社會災(zāi)難，造成極壞的政治影響。因此，電力安全生產(chǎn)關(guān)系到國家人民生命財產(chǎn)安全，關(guān)系到人民群眾的切身利益，關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展，關(guān)系到人心和社會的穩(wěn)定。 （ 2）電力安全生產(chǎn)影響電力企業(yè)本身。 安全是電力生產(chǎn)的基礎(chǔ)，如果一個電廠 經(jīng)常發(fā)生事故，就不可能做到滿發(fā)穩(wěn)發(fā)和文明生產(chǎn)，如果系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生事故，系統(tǒng)中的發(fā)電廠和變電站都不能正常運(yùn)行，使電力生產(chǎn)和輸配電處于混亂狀態(tài)，因此電力企業(yè)本身需要安全生產(chǎn)。 電力安全生產(chǎn)是電力企業(yè)物質(zhì)文明和精神文明建設(shè)好壞的集中體現(xiàn)，安全生產(chǎn)離不開精神文明建設(shè)，精神文明建設(shè)為安全生產(chǎn)提供強(qiáng)大動力，精神文明建設(shè)做得好，則企業(yè)生產(chǎn)的安全局面就好，安全生產(chǎn)對電力企業(yè)的物質(zhì)文明建設(shè)提出了強(qiáng)烈要求，又為物質(zhì)文明建設(shè)提供了高層次的保證，因此安全生產(chǎn)做得好，則企業(yè)的物質(zhì)文明建設(shè)也做得好。沒有安全生產(chǎn)，就沒有效益。電力企業(yè)的生 存與發(fā)展，必然要求有好的經(jīng)濟(jì)效益，如果電力企業(yè)的安全生產(chǎn)做不好，必然減少發(fā)供電并增加各種費(fèi)用的支出，其結(jié)果是成本上升，效益下降，因此，搞好安全生產(chǎn)是提高經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)。 （ 3）電力生產(chǎn)的特點需要安全生產(chǎn)。 由發(fā)電廠生產(chǎn)的電能經(jīng)升壓變電站、輸電線路、降壓變電站、配電線路送到用戶，組成了產(chǎn)、供、銷統(tǒng)一的龐大的整體。由于電能尚不能大規(guī)模儲存，因此，產(chǎn)、供、銷是同時進(jìn)行的，電力的生產(chǎn)、輸送、使用一次性同時完成并隨時處于平衡。電力生產(chǎn)的這些內(nèi)在特點決定了電力生產(chǎn)的發(fā)、供、用必須有極高的可靠性和連續(xù)性，任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生 事故，都可能帶來連鎖反應(yīng)，造成人身傷亡、主設(shè)備損壞或大面積停電，甚至造成全網(wǎng)崩潰的災(zāi)難性事故。因此，電能生產(chǎn)的內(nèi)在特點需要安全生產(chǎn)。特別是目前的電網(wǎng)已是大機(jī)組、大電廠、大容量、高電壓、高度自動化的電網(wǎng)，對安全生產(chǎn)提出了更新、更高的要求，安全生產(chǎn)就顯得更加重要。 火電廠過熱汽溫模糊控制的研究 2 （ 4）電力生產(chǎn)的勞動環(huán)境要求安全生產(chǎn)。 電力生產(chǎn)的勞動環(huán)境有幾個明顯的特點： ①電氣設(shè)備多；②高溫高壓設(shè)備多，如火電廠的鍋爐、汽輪機(jī)、壓力容器和熱力管道等；③易燃、易爆和有毒物品多，如燃煤、燃油、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、制氫氣及制氧氣系統(tǒng)、 氫冷設(shè)備等；④高速旋 轉(zhuǎn)機(jī)械多，如發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、電動機(jī)等；⑤特種作業(yè)多，如帶電作業(yè)、高空作業(yè)、起重及焊接作業(yè)等。這些特點表明，電力生產(chǎn)的勞動條件和環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，本身潛伏著諸多不安全因素，潛在的危險性大，這些都構(gòu)成了對職工人身安全的危脅。因此，工作中稍有疏忽，潛在的危險會轉(zhuǎn)化為人身事故，電力生產(chǎn)環(huán)境要求對安全生產(chǎn)要高度重視。 電力 工 業(yè)作為國家的 經(jīng)濟(jì)命脈 ， 而電力行業(yè)又是一個高危行業(yè)，因此 歷來受到國家的 高度重視。對于火力發(fā)電行業(yè)，發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行一直是電廠生產(chǎn)管理的核心，設(shè)備安全性的提升以及一系列安全生產(chǎn)規(guī)程的制訂使火力發(fā)電行業(yè)的安 全性有了很大的提升， 90年代以來，我國大部分新建的火力發(fā)電機(jī)組均采用了分散控制系統(tǒng)（ Distributed Control System，簡稱 DCS）。分散控制系統(tǒng) 的普及使我國火力發(fā)電行業(yè)機(jī)組管理的自動化程度達(dá)到了世界領(lǐng)先的水平。 在過去的時間里，火力發(fā)電行業(yè)一直把安全生產(chǎn)作為企業(yè)管理的重中之重，而忽視了機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等方面的探索。