課程設(shè)計(jì)論文-基于模糊控制器的船用鍋爐燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-01-13 19:24本頁面
【正文】 制能力比較強(qiáng)；基于ISE的性能著重于抑制過渡過程中的大偏差的出現(xiàn)；基于1ATE的性能指標(biāo)則可使調(diào)節(jié)時(shí)間較短；基于ISTE的性能指標(biāo)在控制大偏差的同時(shí)還可縮短調(diào)節(jié)時(shí)間。ISTE指標(biāo)同其他性能指標(biāo)相比，基于ISTE性能指標(biāo)整定得至IJPID控制器參數(shù)往往能帶來更優(yōu)的閉環(huán)響應(yīng)。特別是隨看被控對(duì)象純滯后時(shí)間T和時(shí)間常數(shù)T的比值即可控率￡的增加，更能顯示出ISTE指標(biāo)的優(yōu)越性?；贗STE性能指標(biāo)整定PID控制器參數(shù)的公式由莊敏霞和D．P Athenon提出的，其整定公式為：其中，al、ba2 bab3的取值在不同范圍的可控率￡下如表5．5所示。表5．5 ISTE最優(yōu)整定法PID控制器參數(shù)的整定公式 6 船用鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真研究 控制器Simulink仿真由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，可以借助計(jì)算機(jī)完成獲得系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的任務(wù)，這就是數(shù)字仿真。數(shù)字仿真實(shí)質(zhì)上是根據(jù)被研究的真實(shí)系統(tǒng)的模型，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的一種方法。本章所進(jìn)行的仿真主要是計(jì)算機(jī)仿真。仿真的主要過程是：建立模型、仿真運(yùn)行和分析研究結(jié)果。仿真運(yùn)行就是借助一定的算法，獲得系統(tǒng)的有關(guān)信息，特別是系統(tǒng)輸入和輸出響應(yīng)的變化情況。由于連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型不同，仿真算法也不同：對(duì)于連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)，有不同求解微分方程的數(shù)值計(jì)算方法[osq。 船用鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真研究在本論文所研究的是在負(fù)荷變化時(shí)的汽壓被控對(duì)象，由鍋爐燃燒過程理論模型分析可知，主蒸汽壓力控制對(duì)象可簡化為一階慣性加純滯后模型，其傳遞函數(shù)為：我們分別用常規(guī)PID和模糊自適應(yīng)PID兩種控制算法，在系統(tǒng)參數(shù)變化和系統(tǒng)出現(xiàn)的隨機(jī)干擾的情況下，得出主蒸汽壓力設(shè)定值為定值的系統(tǒng)響應(yīng)曲線，并對(duì)響應(yīng)曲線進(jìn)行比較，分析本文所提出的控制算法的性能特性。由第四章分析可知，基于ISTE最優(yōu)性能指標(biāo)整定得到PID控制器參數(shù)往往能帶來更優(yōu)的閉環(huán)響應(yīng)，因此采用基于ISTE最優(yōu)性能指標(biāo)整定得出PID三個(gè)參數(shù)值。=194== 算法下，系統(tǒng)的響應(yīng)曲線如圖。在鍋爐燃燒控制過程中，影響主蒸汽壓力的因素有很多，系統(tǒng)內(nèi)部和外．部的隨機(jī)擾動(dòng)會(huì)隨時(shí)出現(xiàn)，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)要將這一因素考慮進(jìn)去，對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的隨機(jī)干擾要能夠快速的消除。在仿真過程中，我們?cè)趖=lS0s時(shí)加入幅值為系統(tǒng)設(shè)定值10％的干擾，其系統(tǒng)響應(yīng)曲線如圖圖(a) 為ISTE最優(yōu)整定PID控制算法的系統(tǒng)響應(yīng)圖(b)幅值為系統(tǒng)設(shè)定值10％的干擾下系統(tǒng)的響應(yīng)圖圖(c) 系統(tǒng)設(shè)定值15％的干擾下系統(tǒng)的響應(yīng)圖圖(d)模糊自適應(yīng)PID控制算法的系統(tǒng)響應(yīng)圖 控制器MATLAB編程MATLAB Function在控制器仿真框圖的任務(wù)是完成模糊PID控制中的PID控制部分，包括將歸一化的參數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)際PID參數(shù)及對(duì)偏差e的PID算法編程。程序流程如圖11所示：圖11 MATLAB Function程序流程圖7 小結(jié)本章簡要介紹了計(jì)算機(jī)仿真軟件MATLAB／SIMULINK。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真軟件MATLAB／SIMULINK對(duì)主蒸汽壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，給出了仿真曲線，通過比較得出了結(jié)論。本文主要是將模糊控制理論運(yùn)用于船用鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的研究。系統(tǒng)的介紹了船用鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)，分析了其自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，并依據(jù)燃燒控制的主要任務(wù)設(shè)計(jì)了燃燒控制方案，實(shí)現(xiàn)了燃燒控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程中響應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性的良好兼顧，主要得出了以下結(jié)論：船用鍋爐燃燒過程對(duì)象是一個(gè)多輸入、多輸出的復(fù)雜調(diào)節(jié)對(duì)象。在分析其機(jī)理的基礎(chǔ)上，得出了理論模型。在燃料量的擾動(dòng)下得出了，主蒸汽壓力被控對(duì)象可以簡化為一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)。模糊控制具有許多優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)PID控制方法相比。模糊控制可解決常規(guī)控制策略無法處理的不確定性問題。模糊控制具有較好的適應(yīng)對(duì)象參數(shù)變化的能力，不需要建立對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型等優(yōu)點(diǎn)。將模糊控制和PID控制相結(jié)合，取長補(bǔ)短，能夠得到良好的效果。主蒸汽壓力控制器采用了模糊自適應(yīng)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(jìn)入爐膛的燃油流量。鍋爐燃燒是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)節(jié)對(duì)象，使用簡單的PID控制算法很難達(dá)到理想的控制效果，整個(gè)系統(tǒng)的適應(yīng)性和魯棒性將下降。模糊自適應(yīng)PID控制算法，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(shí)現(xiàn)參數(shù)的自整定，可使PID控制器的適應(yīng)性提高，從而增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的魯棒性。本論文對(duì)于燃燒系統(tǒng)的理論建模所做的假設(shè)過多，對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)僅起到了參考的作用。在對(duì)主蒸汽壓力仿真時(shí)沒有考慮過多的耦合因素，這在實(shí)際情況下是存在的。對(duì)于模糊自適應(yīng)PID的控制算法需要進(jìn)行更深一步的研究，結(jié)合遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其隸屬函數(shù)和量化因子進(jìn)行優(yōu)化，以改善系統(tǒng)的性能。下一步可以結(jié)合仿真研究，嘗試將模糊自適應(yīng)PID算法運(yùn)用到實(shí)際過程中去。相信在不久的將來，隨著理論研究的不斷發(fā)展與完善以及與實(shí)際生產(chǎn)的不斷結(jié)合，模糊自適應(yīng)PID控制算法將在工業(yè)控制中發(fā)揮其作用，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)[1] 陳義亮．船用鍋爐與汽輪機(jī)．大連：大連海事大學(xué)出版社，1995：145[2] 姚壽廣，肖民．船舶動(dòng)力裝置．北京：國防工業(yè)出版社，2006：1．60[3] 陳來九．熱工過程自動(dòng)調(diào)節(jié)原理和應(yīng)用．北京：水利電力出版社，1986：2547[4] 李章．艦用增壓鍋爐裝置．北京：海潮出版社，2002：2649[5] 翁史烈．船舶動(dòng)力裝置仿真技術(shù)．上海：上海交通大學(xué)出版社，1991：10—43[6] 徐善林．輪機(jī)自動(dòng)化．北京：人民交通出版社，2001：2352[7] 李來春．船用主鍋爐燃燒控制系統(tǒng)研究．哈爾濱理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2001：110[8] 陶永華，尹怡欣，葛蘆生．新型PID控制理論及應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998：95113[9] 章衛(wèi)國，楊向忠著．模糊控制理論與應(yīng)用．西安：西北工業(yè)大學(xué)出版，1999：4060[10] 孫增析，張?jiān)倥d．智能控制理論與技術(shù)．北京：清華大學(xué)出版，1997：20．35[11] 倪維斗，許向東，李政．熱動(dòng)力系統(tǒng)建模與控制的若干問題．北京：科學(xué)出版社，1996：536220
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