【正文】 考慮它們對基本論域的覆蓋程度，應(yīng)使論域中的任意一點對這些模糊集合的隸屬度的最大值都不能太小，否則在這樣的點上會出現(xiàn)“空檔”，從而引起失效。定義一個模糊子集，實際上就是要確定模糊子集隸屬函數(shù)曲線的形狀，將確定的隸屬函數(shù)曲線離散化，得到有限個點上的隸屬度，便構(gòu)成了一個相應(yīng)模糊變量的模糊子集。在本課題的設(shè)計中，輸入和輸出變量都采用上述的七個詞匯來描述。⑴ 選擇輸入和輸出變量的詞集。而單變量模糊控制器的輸入的個數(shù)稱為模糊控制器的維數(shù)。 模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計在模糊控制系統(tǒng)中，模糊控制器是整個控制系統(tǒng)的核心，因為模糊控制是建立在人的經(jīng)驗的基礎(chǔ)上的，而這些經(jīng)驗是不依賴于被控對象的精確數(shù)學模型，因此當要設(shè)計一個模糊控制器時并不需要像設(shè)計數(shù)字控制器那樣，必須知道被控對象的傳遞函數(shù)的精確數(shù)學表達式，而是根據(jù)模糊控制器的原理進行設(shè)計的。②將表示在論域范圍的清晰量經(jīng)尺度變換變成實際的控制量。⑶ 確定模糊化和非模糊化的方法。目前被廣泛采用的均為二維模糊控制器，這種控制器是以誤差和誤差的變化為輸人變量，以控制量的變化為輸出變量。綜上所述，模糊控制器實際上就是一個微機系統(tǒng)。在模糊控制中考慮到推理時間，通常采用運算較簡單的推理方法。模糊控制器的控制規(guī)則是基于專家知識或手動操作熟練人員長期積累的經(jīng)驗，它是按人的直覺推理的一種語言表示形式。輸入、輸出量的規(guī)范化是指將規(guī)范化的控制器的輸入、輸出限制在規(guī)定的范圍內(nèi)，以便于控制器的設(shè)計和實現(xiàn)。得到了精確的數(shù)字控制量后，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換，變?yōu)榫_的模擬量后送給執(zhí)行機構(gòu)，對被控對象精確控制，然后，進行下一次信號采樣，如此循環(huán)，從而實現(xiàn)了被控對象的模糊控制。一般誤差信號作為模糊控制器的輸入量。在生產(chǎn)或生活的實踐中人們可以采用手動控制方式來達到控制某一對象運動狀態(tài)的目的。然而，一個熟練的操作人員卻能夠?qū)ο到y(tǒng)中的各種參量，如溫度、壓力，以致顏色、氣味等，做出響應(yīng)和判斷，最終獲得最好的人工控制效果。因此，模糊控制被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)鍋爐、煤炭生產(chǎn)過程、金屬冶煉、石油化工等方面，并取得了較為理想的效果。⑵ 由工業(yè)過程酌定性認識出發(fā)，比較容易建立語言控制規(guī)則，因而模糊控制對那些數(shù)學模型難以獲取，動態(tài)特性不易掌握或變化非常顯著的對象非常適用。模糊控制充分顯示了在大規(guī)模系統(tǒng)、多目標系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)以及無適當傳感器可檢測的系統(tǒng)中的良好應(yīng)用效果。1986年，都志杰等人用單片機研制了工業(yè)用模糊控制器。1984年，美國推出“模糊推理決策支持系統(tǒng)”。我國對模糊控制的理論與應(yīng)用研究起步較晚，但發(fā)展較快，諸如在模糊控制、模糊辨識、模糊聚類分析、模糊圖像處理、模糊集合論、模糊模式識別等領(lǐng)域取得了不少有實際影響的結(jié)果。隨后，丹麥、美國與日本的學者相繼將模糊控制方法成功應(yīng)用在溫度、熱水裝置、壓力與液面、十字路口交通樞紐指揮、水泥窯生產(chǎn)過程與汽車速度等自動控制系統(tǒng)中。許多國家都投入了大量的研究人員對模糊理論和模糊控制進行研究。尤其是模糊控制和遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及混沌理論等新學科相結(jié)合，正在顯示出其巨大的應(yīng)用潛力。 控制器的構(gòu)成除氧器溫度控制，可采用PID控制，P、I、這種結(jié)構(gòu)的特點是，由于三個運算電路并聯(lián)連接，避免了級間誤差累積放大，對保證整機精度有利。因而積分作用一般不單獨使用，而是與比例作用組合起來構(gòu)成PI控制器，用于控制系統(tǒng)中。在很多情況下，并不一定需要全部三個單元，可以取其中的一到三個單元，但比例控制單元是必不可少的。PID控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。該除氧器溫控系統(tǒng)采用閉環(huán)控制，其方框圖如圖 所示。要想達到更高的標準我們采用多模態(tài)控制。因此，我們將溫度的控制范圍設(shè)定在 104 土 3℃。除氧器控制系統(tǒng)可以用二階慣性環(huán)節(jié)和一個延時環(huán)節(jié)來近似，這樣可以得到除氧器系統(tǒng)的傳遞函數(shù)： （24）式中， —除氧器的滯后時間，T—除氧器的時間常數(shù)，K—放大系數(shù)。因此，本系統(tǒng)采用階躍信號作為輸入信號。如此使水中的氧氣不斷逸出，而保證給水含氧量達到給水質(zhì)量標準的要求。為保證除氧效果，熱力除氧必須具備兩個條件：第一，必須把水加熱到除氧器壓力對應(yīng)的飽和溫度；第二，必須及時排出水中分離逸出的氣體。這些氧化物中的氧就不再與金屬化合，故實際上起腐蝕作用的。很顯然，以飽和含氧量來代替水的含氧量，其數(shù)值比實際情況偏高，因為水與空氣接觸，其含氧量不一定就真正達到飽和，尤以混有大量回水的給水，由于回水中含氧量較低，故這種給水的含氧量都未達到飽和。經(jīng)部分除氧的水繼續(xù)下流時，與下面的填料層接觸，并形成水膜，提高了除氧效果。由于氣體在高溫下的溶解度比在低溫下要小很多，當水溫達到沸點時，水就不再具有溶解氣體的能力。海綿鐵除氧器是一種除氧裝置，含有氧氣的水進入除氧器，穿過海綿鐵濾料層，這種特制的海綿鐵濾料具有巨大的比表面積，可使水中的溶解氧與鐵發(fā)生徹底的氧化反應(yīng)，其反應(yīng)的化學方程式如下： （21）　　反應(yīng)生成的為白色沉淀物，由于在水中很不穩(wěn)定，在含有氧氣的水通過時，將發(fā)生如下反應(yīng)： （22）　　反應(yīng)生成的為穩(wěn)定的沉淀物，它將附著在海綿鐵的表面，當海綿鐵表面附著到一定程度時，海綿鐵將失去除氧的能力，需要反洗將沉淀下來的沖洗出去，還原海綿鐵的除氧能力。除氧水則由出水管經(jīng)給水泵升壓后進入高壓加熱器。此時，水中的大部份溶氧及其他氣體基本上被解析出來，達到除氧的目的。④ 蓄熱填料液汽網(wǎng):是由相互間隔的扁鋼帶及一個圓筒體,內(nèi)裝一定高度特制的不銹鋼絲網(wǎng)組成,給水在這里與二次蒸汽充分接觸,加熱到飽和溫度并進行深度除氧目的,低壓大氣式除氧器低于10g/L、高壓除氧器低于5g/L(部頒標準分別為15g/L、7g/L)。① 外殼:是由筒身和沖壓橢圓形封頭焊制成。除氧器的主要作用是除去給水中的氧氣,保證給水的品質(zhì)。管道腐蝕嚴重時,甚至會發(fā)生管道爆炸事故。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過汽輪機進入凝汽器，在這里被冷卻成凝結(jié)水，此凝結(jié)水經(jīng)泵送到低壓加熱器，加熱后送入除氧器，在由給水泵將已除氧的水送到高壓加熱器后進入鍋爐。因此，須采取智能化控制技術(shù)對除氧器控制系統(tǒng)進行改造，其主要任務(wù)是在滿足經(jīng)濟性、實用性、科學性的條件下設(shè)計一套穩(wěn)定、可靠的熱力除氧器的溫度控制系統(tǒng)，使除氧器能達到良好的除氧效果。曲延濱、潘毅等人發(fā)表的題為除氧系統(tǒng)模糊控制器的設(shè)計與實現(xiàn)的論文中，設(shè)計了基于模糊控制理論的多維模糊控制器來控制除氧器壓力和水位，為了消除多臺除氧器并聯(lián)工作時相互間的影響,控制各除氧器平穩(wěn)運行,結(jié)合人工控制經(jīng)驗設(shè)計了智能控制器,其控制效果達到了預(yù)期要求。雖然國內(nèi)外對鍋爐以及除氧器的控制研究很多，也取得了一些成果，以上國內(nèi)外的研究經(jīng)驗為我們的課題研究提供了寶貴的經(jīng)驗。美國Ben—Abdennour, Adel提出用高斯線性二次型(LQG/LTR)的魯棒性控制器對實驗增值反應(yīng)堆(EBRII)進行了控制，在這篇文章中提到了當運行條件改變，系統(tǒng)受到擾動，或發(fā)生故障時，傳統(tǒng)的PI控制器是不能維持它的理想性能，并反過來會影響其它設(shè)備的性能，上述魯棒性控制器能適應(yīng)系統(tǒng)故障,并能在一定范圍內(nèi)，模型的不確定性仍有較好的控制性能。該數(shù)學模型是基于能量和質(zhì)量平衡方程，建立了除氧器、給水泵、吸水泵的模型。 國外狀況加拿大的Chou, Q第一個條件不具備,氣體不能全部從水中分離出來。火力電廠給水除氧一般采用熱力除氧的方法。因此水中溶解有任何氣體都是不利的,尤其是氧氣,它將直接威脅設(shè)備的安全運行。 FuzzyPID Control目 錄摘要 IAbstract II第一章 引言 1 1 除氧器控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 1 國外狀況 1 .2國內(nèi)狀況 2 本課題的來源及任務(wù) 3第二章 熱力除氧器及其溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理 4 除氧器介紹 4 5 5 除氧器的分類 6 熱力除氧系統(tǒng)介紹 7 水中氣體的溶解特性 7 除氧的根本途徑 8 熱力除氧的特點 8 熱力除氧器實驗建模 8 熱力除氧器溫度控制方案設(shè)計 10 系統(tǒng)設(shè)計思路 10 控制方案的確立 10第三章 PID控制系統(tǒng)設(shè)計 12 引言 12 PID控制的原理和特點 12 控制器的構(gòu)成 13第四章 模糊控制系統(tǒng)設(shè)計 14 14 引言 14 15 16 17 17 模糊控制器的設(shè)計 18 模糊控制器的設(shè)計方法 18 模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 20 精確量的模糊化 22 模糊推理 24 模糊量去模糊化 24 模糊查詢表的建立 26 28 引言 28 模糊PID控制概述 28 模糊PID開關(guān)切換控制 28第五章 控制系統(tǒng)仿真研究 30 仿真軟件簡介 30 控制系統(tǒng)仿真 30第六章 總結(jié) 35參 考 文 獻 36致 謝 38第一章 引言在火力電廠鍋爐給水處理工藝過程中,除氧是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。 on this paper. Two points are focused on this ,the temperature control algorithm and control laws of the deaerator system are designed and study the characteristic,configuration and characteristic of running of deaerator system. A design method of the controller is presented based on the deaerator of Power Plant. Secondly, Simulation of temperature control system is also performed to study the performance of fuzzy control by MATLAB, simulation result of fuzzy controller pare to PID controller and FuzzyPID Control. The research work is closely connected to the practical application,during the research,I have got the general data and information which can be used by the study of other deaerator.Key words：Deaerator 。本論文研究的重點是放在二個方面：第一，設(shè)計和實現(xiàn)適用于除氧器溫度控制的控制規(guī)律及控制算法。涉密論文按學校規(guī)定處理。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人授權(quán)　　 　 　大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。本論文以發(fā)電廠的除氧器為控制對象，采用PID、模糊控制、模糊PID控制技術(shù)設(shè)計了除氧器溫度控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：除氧器；溫度控制；PID控制；模糊控制；模糊PID控制The Study of Temperature Control System ofDeaerator Based on IntelligentControlAbstractDeaerator plays an important role in thermodynamic power plants since it can remove the harmful gas,especially oxygen,from the water before it enters the boiler and erodes thethermodynamic order to acplish the good effect,people design the autocontrol system of deaerator which based on the advanced control to the circumstances of deaerator of Power Plant .I design the control system based on PID、fuzzy control、FuzzyPID Control Multimodal Fuzzy Control。另外,在熱交換器中若有氣體聚集就會妨礙傳熱過程的進行,降低設(shè)備的傳熱效果。鍋爐給水(補水)常用的除氧方法有熱力除氧、真空除氧、解析除氧、化學除氧等。②必須及時排出水中分離逸出的氣體。 除氧器控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀由于除氧器在工業(yè)過程中起著重要作用，關(guān)系著鍋爐系統(tǒng)的安全運行，所以人們用了許多辦法來對除氧器進行控制，