課程設計論文-基于模糊控制器的船用鍋爐燃燒系統(tǒng)的設計(編輯修改稿)
2025-02-09 19:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 比以保證燃燒的經(jīng)濟性；工業(yè)鍋爐燃燒系統(tǒng)輸入與輸出的關系圖7如下。圖7燃燒系統(tǒng)輸入與輸出的關系圖 船用鍋爐燃燒控制系統(tǒng)船用鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的基本任務是燃燒所產(chǎn)生的熱量能夠適應動力裝置對鍋爐負荷的需要，同時還要保證鍋爐的安全經(jīng)濟運行。船用鍋爐受使用情況、系統(tǒng)特點等諸多因素的限制，其燃燒控制系統(tǒng)一般不采用電站鍋爐及工業(yè)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中經(jīng)常使用的，以鍋爐排煙中的煙氣含氧量作為控制或修正信號，來實現(xiàn)燃料量與空氣量的配比控制。船用鍋爐一般燃用重油或輕柴油，其燃料熱值相對穩(wěn)定，也就是說其過?？諝庀禂?shù)在規(guī)定好的范圍內(nèi)變化。船用鍋爐燃燒過程自動控制系統(tǒng)的框圖如圖8所示圖8船用鍋爐燃燒控制系統(tǒng)框圖 主蒸汽壓力模糊自適應P I D控制系統(tǒng)的設計目前船用鍋爐燃燒控制系統(tǒng)中采用了主蒸汽壓力和空氣壓力兩個控制器，由于主蒸汽壓力主控制器的控制輸出信號與燃油流量有一一對應關系，因此由主蒸汽壓力控制器直接控制燃油流量調(diào)節(jié)滑閥，從而省去了燃油流量控制器，主蒸汽壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)和燃油流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)合為一個調(diào)節(jié)系統(tǒng)。主蒸汽壓力控制器是燃燒控制系統(tǒng)的主導控制器，它的測量機構用于檢測鍋爐主停汽閥前的蒸汽壓力值；調(diào)節(jié)機構是燃油滑閥中的調(diào)節(jié)滑閥，用于改變進入爐膛的噴油量并使其變化值足夠用于恢復汽壓的變化。這樣使系統(tǒng)硬件結構簡單，也可以縮短系統(tǒng)過渡過程時間，即提高系統(tǒng)的機動性能。主蒸汽壓力控制器目前采用的是PID控制器，主蒸汽壓力控制器直接控制燃油流量調(diào)節(jié)滑閥，控制進入爐膛的燃油流量。由上可知鍋爐是一個多輸入、多輸出、多回路、非線性的相互關聯(lián)的對象，調(diào)節(jié)參數(shù)與被調(diào)節(jié)參數(shù)之間存在著許多交叉的影響，使用簡單的PID控制算法很難達到理想的控制效果。而且參數(shù)固定的PID控制，一方面參數(shù)的整定本身就較麻煩，另一方面不能滿足在不同偏差和偏差的變化率下，系統(tǒng)對PID參數(shù)的自整定要求，整個系統(tǒng)的適應性和魯棒性將下降。模糊自適應PID控制器能夠實現(xiàn)PID參數(shù)的模糊自整定，即控制器根據(jù)系統(tǒng)偏差和偏差的變化率，通過一定的模糊推理來自行調(diào)整PID參數(shù)。此種方法易于實現(xiàn)參數(shù)的自整定，可使PID控制器的適應性提高，從而增強整個系統(tǒng)的魯棒性。本論文主蒸汽壓力控制器采用模糊自適應PID控制器，下面介紹模糊自適應PID控制器的設計。 模糊控制器的結構根據(jù)輸入變量和輸出變量的個數(shù)，模糊控制系統(tǒng)分為單變量模糊控制和多變量模糊控制。在單變量模糊控制器中，將輸入變量的個數(shù)定義為模糊控制器的維數(shù)，一維模糊控制器由于僅僅采用偏差E，很難反映受控過程的動態(tài)特性品質，因此所獲得的系統(tǒng)動態(tài)特性是不能令人滿意的。二維模糊控制器輸入變量基本上都選用了受控變量和輸入給定的偏差E和偏差變化EC，能夠嚴格的反映過程中輸出變量的動態(tài)特性。從理論上講，模糊控制系統(tǒng)所選用的模糊控制器維數(shù)越高，系統(tǒng)的控制精度越高。但是維數(shù)選擇太高，模糊控制規(guī)律就過于復雜，基于模糊合成推理的控制算法的計算機實現(xiàn)，也就更困難。因此本論文選用二維模糊控制器，即輸入變量為受控變量和輸入給定的偏差E和偏差變化EC. 輸入變量輸出變量的模糊化模糊控制用模糊變量子集來描述論域上的變量，當用語言變量值表示一個語言變量時，一般將其分為5—10檔。如果檔數(shù)過少，語言變量值會過于粗糙，影響控制效果：如果控制檔數(shù)過多，則會帶來關系矩陣的運算復雜等問題。一般選誤差論域≥6，誤差變化率論域小≥6，控制量論域，≥6。我們這里取刀=朋=，=6。則系統(tǒng)輸入輸出的模糊變量子集為：{負大，負中，負小，零，正，J、正中，正大)且p{NB，NM，NS，O，PS，PM，PB}。模糊語言變量隸屬度函數(shù)的確定，就是要確定模糊子集的隸屬函數(shù)曲線形狀，將確定的隸屬函數(shù)曲線離散化，就得到了有限個點的隸屬度。模糊隸屬函數(shù)的確定基于以下原則。隸屬函數(shù)是精確量與模糊量轉化的橋梁，它的作用十分重要，研究隸屬函數(shù)對控制性能的影響，恰當?shù)剡x擇隸屬函數(shù)是很有意義的。模糊子集的隸屬函數(shù)對論域覆蓋面的大小直接影響控制器的輸出。三角形隸屬函數(shù)具有簡化計算，易于實現(xiàn)，本文選用三角形隸屬函數(shù)。量化因子與比例因子的確定。在“模糊化”過程中，將精確量轉化到相應的模糊論域，需要對精確量進行轉化。量化因子疋、誤差變化率量化因子如及控制量量化因子K，分別由以下各式確定。 量化因子疋及如的大小對控制系統(tǒng)的動態(tài)性能影響很大。當K選得較大時，系統(tǒng)的超調(diào)也較大，過渡時間較長；如對超調(diào)的抑制作用十分明顯，當如選擇較大時，超調(diào)量減小，如越大，系統(tǒng)超調(diào)量越小，但系統(tǒng)的響應時間變長。K反映了對控制器輸出幅度上的調(diào)整，邑過大，則增大控制信號的幅度，使響應時間縮短，但是容易導致振蕩；K過小，則系統(tǒng)響應速度慢，系統(tǒng)動態(tài)響應時間變長?；谝陨显瓌t本論文選用本系統(tǒng)中的量化因子和比例因子由等級劃分初步確定后，在系統(tǒng)仿真和現(xiàn)場調(diào)試中根據(jù)具體情況進行優(yōu)化調(diào)整。 建立模糊控制規(guī)則模糊控制器的控制規(guī)則是基于手動控制策略，而手動控制策略又是人們通過學習、試驗以及長期經(jīng)驗積累而逐漸形成的，存貯在操作者頭腦中的一種技術知識集合。利用模糊集合理論和語言變量的攝念，可以把利用語言歸納的手動控制策略上升為數(shù)值運算，于是可以采用微計算機完成這個任務以代替人的手動控制，實現(xiàn)所謂的模糊自動控制。比例環(huán)節(jié)作用是成比例的反映控制系統(tǒng)的偏差信號e。偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差；如果K。取值過大，會引起系統(tǒng)振蕩，破壞系統(tǒng)動態(tài)性能。因此當偏差l eI較大時，為提高響應速度，K。取大值；在偏差較小時，防止超調(diào)過大產(chǎn)生振蕩，K。應減小；當偏差很小時，為使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定，則其應繼續(xù)減小。同時也要考慮ec的因素，當ec和e同號時，輸出向偏離穩(wěn)定值的方向變化，適當增大K。；反之，適當減小。從。．表5．1 p的控制規(guī)則表6543210123456PB00000000000PM0000000000PS00000000000ZE0000000000NS00000000000NM0000000000NB0
研究報告相關推薦
鄂ICP備17016276號-1