【正文】 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。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。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。本文針對(duì)鍋爐汽包液位的動(dòng)態(tài)特性，研究 FUZZYPID 控制在鍋爐汽包液位控制中的應(yīng)用。 另外，壓力過大容易帶來危險(xiǎn)。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。該系統(tǒng)由工程師站、操作站、現(xiàn)場(chǎng)控制站、通信網(wǎng)絡(luò)等組成。 將上述三種汽包液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)好之后，要用 MATLAB 軟件中的 SIMULINK 模塊逐一進(jìn)行仿真，分析和比較它們的仿真結(jié)果，最后確定要采用的控制方案。它對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的影響。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)ψ詣?dòng)控制系統(tǒng)控制精度、響應(yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與適應(yīng)能力的要求越來越高，所研究的系統(tǒng)也日益復(fù)雜多變。此類過程的變量多，各種參數(shù)又存在不同程度的時(shí)變性，且過程具有非線性、強(qiáng)藕合等特點(diǎn)，因此建立這一類過程的精確數(shù)學(xué)模型困難很大，難以進(jìn)行控 制，但有經(jīng)驗(yàn)的操作人員進(jìn)行手動(dòng)控制卻可以收到令人滿意的效果。 模糊控制器的設(shè)計(jì) 模糊控制器的設(shè)計(jì)主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容： (1) 確定模糊控制器的結(jié)構(gòu)； (2) 設(shè)計(jì)模糊控制器的控制規(guī)則； (3) 確立模糊化和非模糊化的方法； (4) 確定模糊控制器的參數(shù)。這樣，對(duì)于每一個(gè)物理輸入量至少有一個(gè)模糊子集的隸屬程度大于零。當(dāng)多個(gè)最大隸屬度元素時(shí)，就取它們的平均值作為輸出。因?yàn)?Ke 增大，相當(dāng)于縮小了誤差的基本論域，增大了誤差變量的控制作用，雖然能使上升時(shí)間變短，但是由于超調(diào)過大，使得系統(tǒng)的過渡過程較長(zhǎng)。 模糊 PID 控制 模糊自適應(yīng) PID 原理簡(jiǎn)介 模糊自適應(yīng) PID 參數(shù)控制器原理為根據(jù)偏差的絕對(duì)值、偏差變化率的絕對(duì)值的大小和調(diào)整時(shí)間的長(zhǎng)短，不斷地在線修正 PID 參數(shù) Kp、 KI、 KD。 汽包液位在給水流量作用下的動(dòng)態(tài)特性 給水流量對(duì)液位的影響，即控制通道的動(dòng)態(tài)特性。 本文中取 f202 2( ) =( ) ( 1 ) ( 1 3 )H S K KG D S S T S S S? ? ? ??（ S ） = (311) 由此可見，汽包液位調(diào)節(jié)對(duì) 象在蒸汽流量擾動(dòng)下，非但沒有自平衡能力，而且存在著“虛假液位”現(xiàn)象，“虛假液位”的變化速度很快，變化幅度與蒸發(fā)量擾動(dòng)大小成正比，也與壓力變化速度成正比。 從本質(zhì)上看，雙沖量控制系統(tǒng)是一個(gè)前饋 (蒸汽流量 )加單回路反饋控制系統(tǒng)的復(fù)合控制系統(tǒng)，這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點(diǎn)是： (1)引入蒸汽流量前饋信號(hào) 可以消除“虛假液位”對(duì)調(diào)節(jié)的不良影響，當(dāng)蒸汽量變化時(shí)，就有一個(gè)使給水量與蒸汽量同方向變化的信號(hào)，可以減小或抵消由于“虛假液位”現(xiàn)象而使給水量與蒸汽量相反方向變化的誤動(dòng)作，使調(diào)節(jié)閥一開始就向正確的方向移動(dòng)。給水流量主通道傳遞函數(shù)為： 1 1= (15 1)G SS?（ S） (41) 蒸汽流量干擾通道傳遞函數(shù)為： 2 0 .2= (3 1)G SS?（ S） (42) 圖 PID 控制系統(tǒng)模型 PID 參數(shù)的整定 一、湊試法確定 PID 調(diào)節(jié)參數(shù) 湊試法是通過觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線 (例如階躍響應(yīng) )。從圖中可以看出，此系統(tǒng)有兩 個(gè)閉合回路：一是由給水流量 W、給水分流器α w 組成的內(nèi)回路。 綜上，單沖量汽包液位調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在汽包容量比較大、液位 在受到擾動(dòng)后的反應(yīng)速度比較慢、“虛假液位”現(xiàn)象不很嚴(yán)重的場(chǎng)合，采用單沖量液位調(diào)節(jié)是能夠滿足生產(chǎn)要求的。但實(shí)際并非如此，由于蒸汽量增加，瞬間導(dǎo) 致汽包壓力的下降。這樣，要使鍋爐的蒸發(fā)量隨時(shí)適應(yīng)負(fù)荷設(shè)備的需要量，汽包液 位的變化速度必然很快，稍不注意就容易造成汽包滿水或者燒成干鍋。 (4) 采用模糊控制，過程的動(dòng)態(tài)響應(yīng)品質(zhì)優(yōu)于常規(guī) PID 控制，并對(duì)過程參數(shù)的變化具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。量化因子一般用 K 表示，誤差的量化因子 Ke 和誤差變化的量化因子 Kec 分別由下面兩個(gè)公式來確定： maxnKe=|e | maxmec | ec |K ? (29) 在模糊控制器的實(shí)際工作過程中，一般誤差和誤差變化的基本論域選擇范 圍要比模糊論域選擇范圍小，所以量化因子一般都大于 1。目前模糊邏輯推理方法還在發(fā)展之中，比較典型的有扎德()方法、瑪達(dá)尼 (Mamdani)方法等等。模糊化過程主要完成：測(cè)量輸入量的值，并將數(shù)字表示形式的輸入量轉(zhuǎn)化為通常用語言值表示的某一限定碼的序數(shù)。而在模糊控制理論中，則采用基于模糊控制的知識(shí)表示和規(guī)則推理的語言型“模糊控制器” ，這也是模糊控制系統(tǒng)區(qū)別于其他自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)所在。可以把人的經(jīng)驗(yàn)用模糊條件語句表示，然后用模糊集合理論對(duì)語言變量進(jìn)行量化，再用糊推理對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)輸入狀態(tài)進(jìn)行處理，產(chǎn)生相應(yīng)的控制決 策。模糊控制系統(tǒng)是以模糊集合化、模糊語言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)。當(dāng) TI 較大時(shí)，則積分作用較弱，這時(shí)，有利于系統(tǒng)減小超調(diào)，過渡過程不易產(chǎn)生震蕩，但是消除靜差所需的時(shí)間較長(zhǎng)，當(dāng) TI較小時(shí)，則積分作用較強(qiáng)，這時(shí)系統(tǒng)過渡過程中有可能產(chǎn)生震蕩，但消除靜差所需的時(shí)間較短。模糊控制己成為 智能自動(dòng)化控制研究中最為活躍而又富有成果的領(lǐng)域。因此還有相當(dāng)多的鍋爐，特別是中小型鍋爐還在簡(jiǎn)單的啟動(dòng)停止的狀態(tài)下運(yùn)行，控制靠人工實(shí)現(xiàn)，這樣，鍋爐運(yùn)行好壞完全依靠工人的經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心。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]。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。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 傳統(tǒng)的鍋爐汽包液位三沖量控制系統(tǒng)大都采用 PID 控制。所以，要把壓力、液位、溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。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。集散控制系統(tǒng)用于鍋爐控制中，使得系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、無振蕩、蒸汽耗熱量大大降低，提高動(dòng)態(tài)控制品質(zhì)，改善勞動(dòng)環(huán)境，收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 控制理論 分析 PID 控制理論 PID 控制器即比例、積分、微分控制器。 在計(jì)算機(jī)中， PID 控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)必須用數(shù)值逼近的方法。然而由于一系列原因，諸如被控對(duì)象或過程的非線性、時(shí)變性、 多參數(shù)間的強(qiáng)烈耦合、較大的隨機(jī)干擾、過程機(jī)理錯(cuò)綜復(fù)雜、各種不確定性以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量手段不完善等，難以建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。 模糊控制的基木思想就是利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)人的控制經(jīng)驗(yàn)，而人的控制經(jīng)驗(yàn)一般是由語言來表達(dá)的，這些語言表達(dá)的控制規(guī)則又帶有相當(dāng)?shù)哪：浴? 模糊控制器的結(jié)構(gòu)指的是確定哪些變量是它的輸入變量，哪些變量是它的輸出變量。 2. 知識(shí)庫(kù) 知識(shí)庫(kù)包括數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)提供必要的定義，包含了語言控制規(guī)則論域的離散化、量化和隸屬度函數(shù)的定義等。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 這種判別方法簡(jiǎn)單易行，實(shí)時(shí)性也好，但它概括的信息量少，因?yàn)檫@種方法完全不考慮其它隸屬度較小的元素的影響和作用。 [18]Ke過大時(shí)系統(tǒng)上升速度過快，也會(huì)產(chǎn)生震蕩，甚至使系統(tǒng)不穩(wěn)定。對(duì)于汽包液位控制，其誤內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 差 e 和誤差變化量 ec 作為模糊控制器的輸入量，以滿足不同 e 和 ec 對(duì)控制器參數(shù)的不同要求，根據(jù)模糊合成推理設(shè)計(jì) PID 參數(shù)的模糊矩陣表，查出修正參數(shù)，再代入下式計(jì)算： Kp=ΔKp+Kp* KI =ΔKI + KI * KD=ΔKD+KD* (211) 式中： Kp、 KI、 KD 為 PID 3 個(gè)控制參數(shù)的取值， Kp*、 KI *、 KD*為 PID 參數(shù)基準(zhǔn)值；Δ Kp、Δ KI、Δ KD 為 PID 參數(shù)校正值。給水量是鍋爐的輸入量，如果蒸汽負(fù)荷不變，那么在給水流量發(fā)生變化時(shí)，汽包液位對(duì)象的微分方程式可以表示為： 221 2 1 ( ) ( )dh d h d V w d V dT T T T w K w V w T d K d V dd t d t d t d t? ? ? ? ? (31) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 式中， T1， T2—— 時(shí)間常數(shù)； Tw—— 給 水流量項(xiàng)時(shí)間常數(shù)； Td—— 蒸汽流量項(xiàng)時(shí)間常數(shù)； Kw—— 給水流量項(xiàng)的放大系數(shù)； Kd—— 蒸汽流量項(xiàng)的放大系數(shù)。 鍋爐汽包液位控制 汽包液位控制的目的就是要克服鍋爐負(fù)荷變化所引起的“虛假液位”的影響和各種干擾對(duì)液位的影響，維持汽包液位在允許的范圍內(nèi)變化。因而大大減小了給水量和液位的波動(dòng)，縮短了過渡過程的時(shí)間。然后根據(jù)各調(diào)節(jié)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)響內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 應(yīng)的大致影響，反復(fù)湊試參數(shù)，以達(dá)到滿意的系統(tǒng)響應(yīng)，從而確定 PID 調(diào)節(jié)參數(shù)。 本文三沖量控制控制系統(tǒng)采用前饋 串級(jí)控制方式，如圖 所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） (2) 在給水?dāng)_動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器要等到液位改變了以后才動(dòng)作，又經(jīng)過一段時(shí)間延遲后才能影響到液位，導(dǎo)致汽包液位發(fā)生較大變化，調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)蒸汽流量突然增加時(shí)，從理論上講，蒸汽流量 D 大于給水流量 W，液位應(yīng)下降，如圖中曲線 H1。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代鍋爐要向蒸發(fā)量大和汽包容積相對(duì)減小的方向發(fā)展。 (3) 操作人員易于通過 人的自然語言進(jìn)行人機(jī)界面聯(lián)系，這些模糊條件語句很容易加入到過程的控制環(huán)節(jié)上。 (2) 量化因子和比例因子 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 為了進(jìn)行模糊化處理，必須將輸入變量從基本論域轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的模糊論域，這中間必須將輸入變量乘以相應(yīng)的量化因子。模糊推理是以模糊判斷為前提的，運(yùn)用模糊語言規(guī)則，推出新的模糊判斷結(jié)論的方法。將精內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 確量轉(zhuǎn)化為模糊量的過程稱為模糊化，以便實(shí)現(xiàn)模糊控制算法。由于被控對(duì)象的不同，以及對(duì)系統(tǒng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性的要求和所應(yīng)用的規(guī)則各異， 可以構(gòu)成各種類型的控制器，如在經(jīng)典控制理論中，用運(yùn)算放大器加上阻容網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 PID 控制器和由前饋、反饋環(huán)節(jié)構(gòu)成各種串、并聯(lián)校正器；在現(xiàn)代控制理論中，設(shè)計(jì)的有限狀態(tài)觀測(cè)器、自適應(yīng)控制器、解耦控制器和魯棒控制器等。因此，模糊集合理論用于描述人的經(jīng)驗(yàn)就有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 模糊控制理論 模 糊控制理論的起源與發(fā)展 模糊控制理論屬于智能控制的范疇，它是在美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的扎德 ()教授于 1965 年創(chuàng)立的模糊集合理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要包括模糊集合理論、模糊邏輯、模糊推理、和模糊控制等方面的內(nèi)容。 積分時(shí)間 TI，對(duì)積分部分的作用影響極大。 近年來，人們對(duì)模糊智能 PID 控制器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能 PID 控制器、混沌 PID 智能控制器及遺傳算法一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID 智能控制器等，產(chǎn)生了濃厚的興趣，研究者甚多。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，這樣中小型用戶就難以實(shí)施。 (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。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)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文