【正文】 1．首先只整定比例部分。同時(shí)通過建立系統(tǒng)模型如圖 所示，得到系統(tǒng)傳遞函數(shù)。二是由液位調(diào)節(jié)對(duì)象 G變送器、調(diào)節(jié)器 Gc 和內(nèi)回路構(gòu)成的主回路。為此再引入給水流量信號(hào)，即采用三沖量液位控制回路。在給水壓力比較平穩(wěn)時(shí)，采用雙沖量調(diào)節(jié)是能夠達(dá)到調(diào)節(jié)要求的。α D 為蒸汽流量的分流系數(shù)。 雙沖量控制系統(tǒng) 在汽包液位控制中，最主要的擾動(dòng)是負(fù)荷的變化。此方式將液位測(cè)量信號(hào)經(jīng)變送器送到液位調(diào)節(jié)器，液位調(diào)節(jié)器根據(jù)液位測(cè)量值與給定值的偏差去控制閥門，改變給水量來保持汽包液位在允許的操作范圍內(nèi)。其中，單沖量控制系統(tǒng)以汽包液位測(cè)量為唯一的控制信號(hào)；雙沖量控制系統(tǒng)在汽包液位信號(hào)為主要控制信號(hào)的基礎(chǔ)上，加入蒸汽流量作 為前饋信號(hào)；三沖量控制系統(tǒng)在雙沖量控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，又引進(jìn)給水量控制信號(hào)作為內(nèi)環(huán)控制。 K2—— 響應(yīng)曲線 H2 的放大系數(shù)； T2—— 響應(yīng)曲線的時(shí)間常數(shù)。汽包內(nèi)水的沸騰突然加劇，水中汽泡迅速增加，由于汽泡容積增加而使液位變化的曲線如圖中的 H2 線。 用傳遞函數(shù)來描述時(shí)，它相當(dāng)于一個(gè)積分環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)的串聯(lián)，可表示為： 01 ( ) Kw kG ( S ) = =w ( ) ( 1 ) ( 1 )HSV S S S S T S? ??12TT (38) 本文中 K 取 1， T 取 15。 maxww D??V (33) Δ w—— 給水流量的變化； Dmax—— 最大蒸汽負(fù)荷量。容易引起液位變化的主要擾動(dòng)是蒸汽流量 D 的變化和給水流量 W 的變化。在現(xiàn)代鍋爐操作中，即使是缺水事故，也是非常危險(xiǎn)的，這是因?yàn)橐何贿^低，就會(huì)影響自然循環(huán)的正常進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使個(gè)別上水管形成自由水面，產(chǎn)生流動(dòng)停滯，致使金屬管壁局部過熱而爆管。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 鍋爐汽包液位系統(tǒng)特性與控制方法分析 本章主要介紹了鍋爐汽包液位在給水流量和蒸汽流量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性，并對(duì)傳統(tǒng)的汽包液位單沖量、雙沖量及三沖量控制方式進(jìn)行了分析與介紹。 多模態(tài)模糊 PID 控制原理 這種控制策略是：在大偏差范圍內(nèi)，即偏差 e 在某個(gè)閾值之外時(shí) 采用模糊控制，以獲得良好的瞬態(tài)性能；在小偏差范圍內(nèi)，即 e 落到閾值之內(nèi)時(shí)轉(zhuǎn)換成 PID 控制，以獲得良好的穩(wěn)態(tài)性能。若要提高精度則必然增加量化級(jí)數(shù)，從而導(dǎo)致規(guī)則搜索范圍擴(kuò)大，降低決策速度，甚至不能實(shí)時(shí)控制，有待人們進(jìn)一步地研究探索。 模糊控制存在的問題 雖然模糊控制取得了很多研究成果，但是由于它的發(fā)展歷史還不長(zhǎng)，因此，理論上的系統(tǒng)性和完善性，技術(shù)上的成熟性和規(guī)范性還都是不夠的；另一方面，模糊控制雖有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，但并不能取代傳統(tǒng)的控制方法，而是作為后者的補(bǔ)充和改進(jìn)。因?yàn)閷?duì)復(fù)雜的生產(chǎn)過程很難獲得過程的精確數(shù)學(xué)模型，而語言方法卻是一種很方便的近似。量化因子 Ke 和 Kec 的大小影響著輸入變量誤差和誤差變化的不同加權(quán)程度， Ke 和 Kec 兩者之間也相互影響。 Ke 選的較大時(shí)，系統(tǒng)的超調(diào)也較大，過渡過程較長(zhǎng)。 模糊控制器輸出的控制量還不能直接控制對(duì)象，必須將其轉(zhuǎn)換到控制對(duì)象所能接受的基本論域中去。被控對(duì)象實(shí)際要求的變化范圍為模糊控制器輸出變量的基本論域，設(shè)其為 [yu， +yu]，顯然基本論域內(nèi)的量為精確量。 中位數(shù)法比最大隸屬度法包含了更多的信息。常用的反模糊化的計(jì)算方法有以下三種： (1) 最大隸屬度函數(shù)法 這種方法是取模糊子集中隸屬度最大的元素 Umax 作為執(zhí)行量。從條件變量的多少、模糊規(guī)則多少的角度來劃分，模糊規(guī)則推理方法又可分為近似推理、模糊條件推理、多輸入模糊推理、多輸入多規(guī)則推理等四種模糊推理規(guī)則。與模糊控制規(guī)則庫相關(guān)的主要有：過程狀態(tài)輸入變量和控制輸出變量的選擇和模糊控制規(guī)則的建立等。 (1) 數(shù)據(jù)庫 模糊邏輯控制中的數(shù)據(jù)庫主要 包括：量化等級(jí)的選擇、量化因子、比例因子和模糊內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 子集的隸屬度函數(shù)。因此，為了保證在所有論域內(nèi)的輸入量都能與某一模糊子集相對(duì)應(yīng)，模糊子集的數(shù)目和范圍遍及整個(gè)論域。每一個(gè)限定碼表示論域內(nèi)的一個(gè)模糊子集，并由其隸屬度函數(shù)來定義。下面分別予以介紹。 一般而言，通常選擇被控對(duì)象的輸出變量與設(shè)定值的偏差、偏差的變化、偏差變化的變化等，作為模糊控制器的輸入變量，而把控制量作為模糊控制器的輸出變量。工業(yè)上典型的被控對(duì)象是各種各樣的生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)過程，從數(shù)學(xué)模型的角度講，它們可能是單變量或多變量的，可能是線性的或是非線性的，可能是定常的或時(shí)變的，可能是一階的或高階的，可能是確定的或是隨內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 機(jī)過程，當(dāng)然也可能是混合有多種特性的 過程。模糊控制器的主要功能有三個(gè)：模糊量化處理、模糊推理 (決策 )、精確化處理。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 模糊控制系統(tǒng)的組成 模糊控制屬于計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的一種形式，因此，模糊控制系統(tǒng)的組成類似于一般 的數(shù)字控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖 所示。這就是模糊控制的基本思路。如煉鋼爐的冶煉過程、工業(yè)鍋爐的燃燒過程等等。這也就是模糊控制器的工作過程。這是因?yàn)椴僮魅藛T對(duì)系統(tǒng)的控制是建立在直觀的經(jīng)驗(yàn)上的，憑借在實(shí)際中取得的經(jīng)驗(yàn)采取相應(yīng)的決策就可以完成控制工作。對(duì)于那些難以建立數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜被控對(duì)象，采用傳統(tǒng)控制方法，包括基于現(xiàn)代控制理論的控制方法，往往不如一個(gè)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的操作人員所進(jìn)行的手動(dòng)控制效果好。 模糊控制的誕生和社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和需要是分不開的。 1974 年，英國瑪莉皇家學(xué)院的 Mamdani(馬丹尼 )教授將模糊控制首次用于蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)的壓力和速度控制，性能比PID 更好，這也許就是模糊控制技術(shù)首次在控制領(lǐng)域得到應(yīng)用。我們今天所熟知的 PID 控制器產(chǎn)生并發(fā)展于 19151940 年期間。 令I(lǐng) ITsK KpT? ， DDPTKKTs? ， 則有 0( ) ( ) ( ) [ ( ) ( 1 ) ]kIDiU k K p e k K e i K e k e k?? ? ? ? ?? (26) 其中 Kp， KI， KD 分別為比例、積分、微分系數(shù)。 TD 越小，它反抗 e(t)變化的作用越弱。 (3) 微分部分 微分部分?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)式表示如下： ()u(t)= . D de tKp T dt (24) 微分作用的引入是為了改善高階對(duì)象的控制品質(zhì)，因?yàn)槲⒎肿饔檬前凑掌畹淖兓厔?shì)來控制，具有及時(shí)性。 (2) 積分部分 積分部分?jǐn)?shù)學(xué)式表示如下： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） u(t) = . ( )IKp e t dtT ? (23) 從積分部分的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以知道，只要存在偏差，則它的控制作用就會(huì)不斷地積累，輸出控制量以消除偏差。 PID 控制器的數(shù)學(xué)模型可以用下式表示： 01 ( )( ) [ ( ) ( ) ]tPDId e tu t K e t e t d t TT d t? ? ?? (21) 式中， u（ t） —— 控制器的輸出； e（ t） —— 控制器輸入，它是給定值和被控對(duì)象輸出值的差，稱偏差信號(hào)； KP—— 控 制器的比例系數(shù)； TI—— 控制器的積分時(shí)間； TD—— 控制器的微分時(shí)間。在模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，將重點(diǎn)介紹模糊控制器的設(shè)計(jì)，它是整個(gè)模糊控制系統(tǒng)的核心。其中，模糊 PID 控制技術(shù)扮演了十分重要的角色，并且仍將成為未來研究與應(yīng)用的重點(diǎn)技術(shù)之一。它利用專家系統(tǒng)的推理機(jī)制決定控制方法的靈活選用，實(shí)現(xiàn)解析規(guī)律與啟發(fā)式邏輯的結(jié)合、知識(shí)模型與控制模型的結(jié)合，它模仿人的智能行為，采取有效的控制策略，從而使控制性能的滿意實(shí)現(xiàn)成為可能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)的特性解決了模糊邏輯設(shè)計(jì)中存在的一些問題。 4．基于集散控制系統(tǒng) [1] [2]的鍋爐控制 集散控制系統(tǒng)是一個(gè)集中監(jiān)視、分散控制的儀表化系統(tǒng)，是目前國內(nèi)先進(jìn)的控制系統(tǒng)。這一方面造成經(jīng)濟(jì)效益差和不安全，容易造成工業(yè)事故，另一方面，煤燃燒不充分也會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。 鍋爐控制的研究現(xiàn)狀 鍋爐是火力發(fā)電廠的重要設(shè)備，同時(shí)也是工礦企業(yè)生產(chǎn)的重要熱力設(shè)備，隨著改革開放后國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，鍋爐工業(yè)得到了飛速發(fā)展，我國每年有很多套的新造工業(yè)鍋爐投入運(yùn)行。如果液位過低，則由于汽包內(nèi)的水量較少，而負(fù)荷卻很大，水的汽化速度又快，因而汽包內(nèi)的水量變化速度很快，如不及時(shí)控制，就會(huì)使汽包內(nèi)的水全部汽化，導(dǎo)致鍋爐燒壞或爆炸；液位過高會(huì)影響汽包的汽水分離。 (5) 保證鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性 鍋爐的熱效率主要取決于空燃比。如果爐膛壓力太大，爐膛容易向外噴火，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。壓力過高，會(huì)導(dǎo)致鍋爐受損；壓力過低，就不可能提供給負(fù)荷設(shè)備符合質(zhì)量的蒸汽。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)，使金屬管壁局部過熱而爆管，導(dǎo)致重大事故。所以，在鍋爐運(yùn)行中必須保持過熱汽溫的穩(wěn)定性。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。 鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是保障國家財(cái)產(chǎn)及人民生命安全，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，合理使用和節(jié)約能源的重要保證。為消除模糊控制的穩(wěn)態(tài)誤差，本文將 FUZZYPID 引入鍋爐汽包液位的三沖量控制中，并利用Simulink 分別在設(shè)定值及干 擾作用下對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，較之單純的模糊控制和常規(guī) PID 控制，這種控制效果較為理想，可滿足鍋爐的汽包液位控制要求。鍋爐的大部分事故是由汽包液位控制不當(dāng)而引 起的，由于受到蒸汽負(fù)荷干擾而產(chǎn)生虛假液位，使控制器反向動(dòng)作，進(jìn)而引發(fā)汽包液位的大幅振動(dòng)。 、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)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本人授權(quán) 大學(xué)可以將 本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)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(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)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(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。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。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè) 論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 鍋爐汽包液位智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真研究 摘 要 鍋爐是化工、發(fā)電、煉油、造紙和制糖等工業(yè)生產(chǎn)過程中必不可少的重要?jiǎng)恿υO(shè)備。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。 關(guān)鍵詞： 汽包液位； PID 控制；糊控控制； FUZZYPID 控制；仿真 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） The design and imitate resesrch of intellectual control system of boiler drum water level Abstract The boiler is absolutely necessary significant power plant of industry productions process such as the chemical industry， heatedible oil， generation of electrical energy， papermaking and refines sugar and so on． So， it is especially important to analyze and research the automatic control in the boiler installation． Segment that the boiler drum water level control is the most significant in the process of boiler production． The most accidents of boiler were caused by the unfit control of drum water level， which was due to t