【正文】 6． Post Comparison of Methods of Fuzzy Relational Identification, IEE PROCEEDING. 1991，138(3) 。擬采用途徑： 設(shè)計(jì)以CFB 鍋爐床溫為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)床層溫度的調(diào)節(jié)，使床溫控制在最佳溫度范圍，通過(guò)查閱相關(guān)資料結(jié)合自己所學(xué)知識(shí)，在老師的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)出符合要求的床溫控制系統(tǒng)總體方案，畫出總體設(shè)計(jì)圖，設(shè)計(jì)控制算法和控制過(guò)程程序結(jié)構(gòu)，通過(guò)MATLAB 仿真模型研究所設(shè)計(jì)控制算法的性能，得出其相對(duì)一般控制器的優(yōu)勢(shì)所在?？刂品桨赣兄苯訑?shù)字控制（DDC），推斷控制，預(yù)測(cè)控制，模糊控制（Fuzzy），專家控制(ExpertControl)，魯棒控制（Robust Control），推理控制等。 附錄1：開(kāi)題報(bào)告 城南學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告題目： 500t/h CFB鍋爐床溫模糊PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 課 題 類 別： 設(shè)計(jì) □ 論文　□學(xué) 生 姓 名： 黎正東學(xué) 號(hào)： 200983250213班 級(jí)： 258310902專業(yè)（全稱）： 熱工過(guò)程自動(dòng)化指 導(dǎo) 教 師： 謝 又 成2013年 6 月第 51 頁(yè) 共50頁(yè)一、本課題設(shè)計(jì)（研究）的目的：循環(huán)流化床的床溫控制系統(tǒng)是一個(gè)大慣性系統(tǒng)。2527.[14] 馬俊，循環(huán)流化床鍋爐床溫模糊控制應(yīng)用研究[D]，西安建筑科技大學(xué)碩士論文，2006.[15]劉林．應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)[M]．陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1996，7.[16]吳慶彬。目前我國(guó)循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)相當(dāng)于國(guó)外80年代初水平，循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)還存在許多問(wèn)題。利用上面建立起來(lái)的模糊控制器和SIMULINK模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，從不同方面比較兩中控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)。 模糊推理規(guī)則表至此已建立了模糊推理系統(tǒng)，在FIS編輯器下的File下選擇Save to disk as……，可將所設(shè)計(jì)的FIS保存到磁盤文件中。工具箱和具有矩陣數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)編程的特色使其成為一個(gè)功能強(qiáng)大的工具?？梢粤谐鲚敵鲎兞縐 所示：表 32 模糊控制器控制規(guī)則表UeNBNMNSZEPSPMPBNBPBPBPMPMPSZOZONMPBPBPMPSPSZONSNSPMPMPMPSzoNSNSecZEPMPMPSZENSNMNMPSPSPSZENSNSNMNMPMPSZENSNMNMNMNBPBZEZENMNMNMNBNB模糊控制的輸出都是一個(gè)Fuzzy 子集, 它是反映控制語(yǔ)言的不同取值的一種組合,但實(shí)際被控對(duì)象只能接受一個(gè)輸出量, 因此要將Fuzzy 集合變換到精確的輸出量(反模糊化)，我們可用模糊判決，即按加權(quán)平均法或隸屬度最大法或重心方法等原則，： 模糊控制器規(guī)則表 u eNBNMNSZEPSPMPB ecNB6642200NM6642202NS4442022ZE4420244PS2202244PM2024446PB0044466 模糊邏輯推理 MIN—MAX重心法（Mamdani推理法）因?yàn)榉椒ê?jiǎn)單、實(shí)用、速度快，于是在模糊控制理論中較常用。設(shè)計(jì)模糊控制器必須解決以下三個(gè)問(wèn)題[15]：、輸出量的模糊化；b．模糊控制規(guī)則或模糊控制表的建立(模糊算法)；c．輸出信息的模糊判決。但是, 比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。（2）知識(shí)庫(kù)(Knowledge BaseKB)由數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)兩部分構(gòu)成。 模糊控制器基本結(jié)構(gòu)圖 鍋爐床溫模糊控制總體設(shè)計(jì)方案本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)500t/hCFB 鍋爐床溫的控制。一般而言，模糊控制器的設(shè)計(jì)一般大致可分為三部分，首先將精確的輸入量模糊化，通過(guò)隸屬函數(shù)的建立，完成精確的數(shù)學(xué)量到模糊的語(yǔ)言變量的的轉(zhuǎn)換，隸屬函數(shù)通常采用三角函數(shù)，正態(tài)分布函數(shù)等，以符合人的思維方式。另外床體內(nèi)的碳和揮發(fā)份的燃燒產(chǎn)生大量能量；其中Fg1(m3/s)為離開(kāi)流化床床體進(jìn)入懸浮段的煙氣流量，CPA(kJ/m3流態(tài)化是一個(gè)極為復(fù)雜的現(xiàn)象，尤其是氣固流態(tài)化。 本課題設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與難點(diǎn) 重點(diǎn) （1）針對(duì)控制要求，設(shè)計(jì)循環(huán)流化床鍋爐床溫控制系統(tǒng)總體方案； （2）根據(jù)床溫控制要求，設(shè)計(jì)模糊控制算法； （3）利用MATLAB 建立仿真模型，研究控制算法的性能，并與常規(guī)PID 控制進(jìn)行比較。沒(méi)有外置式熱交換器的循環(huán)流化床鍋爐結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、緊湊、節(jié)省材料，因此得到較廣泛的應(yīng)用。其中，帶有外置式熱交換器的循環(huán)流化床鍋爐有：魯奇循環(huán)流化床鍋爐，ABB—CE型循環(huán)床鍋爐和福斯特惠勒循環(huán)流化床鍋爐；不帶外置式熱交換器的循環(huán)床鍋爐主要有Pyroflow循環(huán)流化床鍋爐和Circofluid型循環(huán)硫化床鍋爐。1992年德國(guó)Lurgi、Lentjes和Babcock公司三家公司聯(lián)合成立了LLB公司，擁有Lurgi型和Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐。維持正常的床溫和鍋爐出口蒸汽參數(shù)是循環(huán)流化床鍋爐穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，在循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行過(guò)程中，幾乎所有的燃燒控制和調(diào)節(jié)都是圍繞維持穩(wěn)定的床溫和所要求的蒸汽參數(shù)進(jìn)行的。因此人們當(dāng)前通常采用控制算法簡(jiǎn)單, 性能優(yōu)良, 有較強(qiáng)的魯棒性的模糊控制算法進(jìn)行控制。此時(shí)，對(duì)于單個(gè)顆粒來(lái)說(shuō)，它不再依靠與其他鄰近顆粒的接觸來(lái)維持它的空問(wèn)位置，相反地，在失去了以前的機(jī)械支撐后，每個(gè)顆?？稍诖矊又凶杂蛇\(yùn)動(dòng)；就整個(gè)床層而言，具有了許多類似流體的性質(zhì)。 床溫控制模型床溫被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性床溫是影響Ca/S NOX以及CO排放量的最主要的因素，床溫過(guò)低不但使鍋爐效率下降，而且使鍋爐運(yùn)行不穩(wěn)定，容易滅火；床溫過(guò)高會(huì)使脫硫效率下降，使SO2和NOX的排放量增加，同時(shí)使鍋爐結(jié)焦，無(wú)法正常循環(huán)流化燃燒，因此床溫控制對(duì)循環(huán)流化床鍋爐是至關(guān)重要的。在上述建模中，我們忽略了煤粒進(jìn)入流化床中后發(fā)生的加熱干燥、破碎磨損等若干相關(guān)的物理過(guò)程，我們考慮的僅僅是碳和揮發(fā)份的燃燒這個(gè)化學(xué)反應(yīng)。引起床溫變化的因素很多，如燃料量、石灰石量、一次風(fēng)量和物料循環(huán)量等，筆者僅考慮燃料量(即給煤量)改變下床溫的變化。 所示。它的傳遞函數(shù)為： (31) 其中kp為比例系數(shù)；TI為積分時(shí)間常數(shù)；TD為微分時(shí)間常數(shù)比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。 為了能夠在動(dòng)態(tài)過(guò)程中通過(guò)模糊推理改變PID控制的各個(gè)參數(shù)，使得參數(shù)的改變建立在 扎實(shí)的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上。但是Ts太小會(huì)增加CPU的運(yùn) 算工作量， 鍋爐床溫模糊控制器的詳細(xì)設(shè)計(jì)1965年LA．Zadeh提出了模糊集合論，這就是模糊控制的產(chǎn)生基礎(chǔ)。這里輸入、輸出變量所對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言變量E， EC 和U 的語(yǔ)言值均取為NB，NM，NS，ZE，PS，PM，PB 七個(gè)模糊子集。4 鍋爐床溫模糊控制系統(tǒng)仿真MATLAB 最早在1984 年推出了以矩陣運(yùn)算為核心的線性系統(tǒng)的仿真和分析工具。 隸屬函數(shù)的編輯 （3）編輯模糊控制規(guī)則雙擊FIS編輯器中間的圖標(biāo)，打開(kāi)規(guī)則編輯器。式中Kp,0，Ki,0，Kd,0為模糊粗調(diào)控制計(jì)算出的控制器參數(shù)的初值。各調(diào)節(jié)器參數(shù)保持不變，設(shè)定輸入r=1,，當(dāng)控制對(duì)象的時(shí)間常數(shù)T 分別為50、100、150 時(shí)間常數(shù)T變化曲線 由上述兩圖可見(jiàn)，改變被控對(duì)象時(shí)間常數(shù)T，系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，滿足不同工況的控制要求，魯棒性比較強(qiáng)。1416.[11] 樓順天，胡昌華，張偉，基于MATLAB 的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)[M]. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001。謝老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、一絲不茍的工作態(tài)度給了我很大的影響，這是本文工作得以順利進(jìn)行的重要條件。床層溫度的控制，是整個(gè)循環(huán)流化床鍋爐控制的一個(gè)難點(diǎn)。目前，國(guó)外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。南京工業(yè)大學(xué)碩士論文，2004年。9． 徐軍。第一周至第七周： 搜集資料，對(duì)課題做進(jìn)一步分析，熟悉具體軟件的運(yùn)用并且撰寫開(kāi)題報(bào)告。近幾年來(lái)快速發(fā)展了多種先進(jìn)的溫度控制方式，如：PID控制，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法控制等。因此人們當(dāng)前通常采用控制算法簡(jiǎn)單, 性能優(yōu)良, 有較強(qiáng)的魯棒性的模糊控制算法進(jìn)行控制。[17]劉彬. 專家模糊控制在鍋爐床溫控制中的應(yīng)用. 電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2005年第4期.[18]岑可法，倪明江，、:中國(guó)電力出版社，1997。本文首先針對(duì)引起鍋爐床溫變化的因素，采用目前鍋爐床溫所采用的模糊控制器在本文中根據(jù)鍋爐床溫控制對(duì)象的特點(diǎn)，提出模糊控制的鍋爐床溫控制系統(tǒng)。 擾動(dòng)性分析一個(gè)控制系統(tǒng)抗干擾能力，一定程度上也可以表現(xiàn)系統(tǒng)的控制效果，現(xiàn)在從兩種控制方案的抗干擾能力上，對(duì)系統(tǒng)的控制效果進(jìn)行比較。鑒于現(xiàn)有試驗(yàn)室的條件以及今后現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)做一個(gè)完善和充分的準(zhǔn)備，我們可以利用仿真軟件進(jìn)行前期調(diào)試，通過(guò)前期調(diào)試可以收集數(shù)據(jù)并針對(duì)仿真結(jié)果作進(jìn)一步的改進(jìn)。利用FUZZY工具箱函數(shù)，進(jìn)行模糊控制器的設(shè)計(jì)。 j =m) ∨ (i =l。 模糊化設(shè)計(jì)由模糊控制的機(jī)理可知，在進(jìn)行模糊推理之前，首先要對(duì)輸入變量進(jìn)行模糊化，模糊化方法如下：將設(shè)定溫度和實(shí)際溫度之間的誤差值e 模糊化，選擇語(yǔ)言集為{負(fù)大(NB) ,負(fù)中(NM )，負(fù)小(NS )，零(ZE)，正小(PS)，正中(PM)，正大(PB)}，模糊論域可選擇為{n n2……2 0 2……n2 n}，最大溫度偏差范圍為[q q]，則量化因子為： Ke=n/q (32) 對(duì)于鍋爐床溫溫度偏差變化率ec，選擇合適的模糊論域和偏差變化率范圍，按照上式可以計(jì)算出相應(yīng)的模糊量化因子Kec，在這里為了方便起見(jiàn)，本文選擇偏差e、偏差變化率ec 具有相同模糊論域。在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，如 果加大Kp，可提高控制精度，減小誤差。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的 積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。 規(guī)則庫(kù)(Rule BaseRB)模糊控制器的規(guī)則是基于專家知識(shí)或手動(dòng)操作熟練人員長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)，它是按人的直覺(jué)推理的一種語(yǔ)言表示形式。循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行床溫必須保持在其設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，通常約為850℃～920℃之間，在此范圍內(nèi)運(yùn)行可以保證正常的流化燃燒工況，最佳的脫硫效率，較低的NOx 生成量和較高的燃燒效率。與傳統(tǒng)經(jīng)典控制方法比起來(lái)，模糊控制的特點(diǎn)為：(1) 在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，可以不要求知道對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型，但要對(duì)受控對(duì)象的特性有充分了解，是以現(xiàn)場(chǎng)操作人員或?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)知識(shí)的總結(jié)和歸納而建立知識(shí)模型；(2) 用語(yǔ)言變量代替常規(guī)的數(shù)學(xué)變量，或兩者結(jié)合運(yùn)用，來(lái)構(gòu)造形成專家的知識(shí)庫(kù)；(3) 控制系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，適應(yīng)于常規(guī)控制難以解決的非線性，時(shí)變性，多層次，多干撓的滯后系統(tǒng)。℃)為煙氣的比熱，Cpu(kJ/kg快速流態(tài)化和密相氣力輸送狀態(tài)的區(qū)域，既經(jīng)典循環(huán)流態(tài)化的存在區(qū)域。本課題的主要工作可以大致分為以下三個(gè)方面：第一，掌握循環(huán)流化床鍋爐的原理，結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)。而且不論調(diào)節(jié)給煤量或送風(fēng)量，都同樣會(huì)影響負(fù)荷，因?yàn)榻o煤量的大小直接與負(fù)荷密切相關(guān)；若是通過(guò)調(diào)節(jié)送風(fēng)量控制床溫，則會(huì)改變傳熱系數(shù)從而影響負(fù)荷(傳熱系數(shù)是與爐內(nèi)氣體流速、床溫、懸浮段物料密度等密切相關(guān))。國(guó)內(nèi)中小型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)也已相當(dāng)成熟，但在大型循環(huán)流化床鍋爐的開(kāi)發(fā)研究方面，與先進(jìn)國(guó)家仍有相當(dāng)大的差距。循環(huán)流化床真正得到應(yīng)用始于70年代末80年代初。床溫對(duì)流化床的穩(wěn)定運(yùn)行具有極其重要的作用，床溫直接影響爐內(nèi)各種化學(xué)反應(yīng)(脫硫、降氮)的反應(yīng)速率，從而影響排污指標(biāo)。 本課題設(shè)計(jì)的目的循環(huán)流化床的床溫控制系統(tǒng)是一個(gè)大慣性系統(tǒng)。一般粗顆粒在燃燒室下部燃燒，細(xì)顆粒在燃燒室上部燃燒。循環(huán)流化床鍋爐可分為兩個(gè)部分。（2） 給煤量擾動(dòng)下床溫被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)過(guò)程模型： （24） 式中，靜態(tài)增益KM、慣性時(shí)間常數(shù)TM都是隨運(yùn)行工況的不同而變化的參數(shù)。它主要用來(lái)解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題。控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性是確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律、設(shè)置調(diào)節(jié)器參數(shù)的依據(jù)，因此根據(jù)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性和生產(chǎn)過(guò)程對(duì)控制質(zhì)量的要求，確定調(diào)節(jié)參數(shù)的數(shù)值是控制系統(tǒng)投入之前要做的一項(xiàng)重要工作。實(shí)際中也有PI和ro控制。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠 的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)