【正文】 另外，感謝我的家人，正是他們多年來(lái)默默的支持和關(guān)心，才使我得以最終順完成學(xué)業(yè)，在此向他們表示最深情的謝意，謝謝他們對(duì)我的無(wú)私奉獻(xiàn)！最后，謹(jǐn)向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的人致以最最衷心的感謝！,。畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，李老師不僅在學(xué)習(xí)中對(duì)我嚴(yán)格要求，在日常生活上也給予我很多關(guān)懷和教導(dǎo)。從論文選題、研究?jī)?nèi)容和方案的確定到整個(gè)研究工作的進(jìn)行以及最后論文撰寫的整個(gè)過(guò)程，李老師都傾注了大量的心血和汗水，李老師以他淵博的知識(shí)和豐富的工作經(jīng)驗(yàn)給予我莫大的啟迪和幫助。Edwards,Robert robust control of apower plant Transactions on Energy Conversion,1992 ,121~1298. 呂劍虹 王建武等. 200 MW 及以下容量機(jī)組除氧器和凝汽器水位多變量模糊控制系統(tǒng)[J],中國(guó)電力，2001， 34(1)：55~589. 郝吉廷 ,王莉. 除氧器水位及溶氧的控制[J],冶金設(shè)備，2003，142(6)：60~6110. 曲延濱 潘毅等. 除氧系統(tǒng)模糊控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J],電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2002 ，26(19)：68~7011. 馬海林,[J]，2001，34(6)：58~6012. [D]：：西北工業(yè)大學(xué)，200413. [D]: ：西安科技大學(xué)，2004 14. 封曉黎,[J],重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)，2005， 20：55~5615. 羅振璧,周兆英,朱耀祥,[J],機(jī)械工程學(xué)報(bào),1995，62(3): 38740116. [J],自動(dòng)化學(xué)報(bào). 1994，16(1): 38740117. —模糊系統(tǒng)[M],西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001，1415.18. [M],重慶：重慶大學(xué)出版社，2003，114125[M],北京:中國(guó)電力出版社，2001，192520. 邵江,[J],自動(dòng)化儀表，2002, 10(1): 384021. [J],自動(dòng)化與儀器儀表，1996, 15(1): 3741.22. [D]: :新疆大學(xué)，200223. 劉雷盆，[J],工礦自動(dòng)化，2003，16(3): 374124. 秦勇,[J],計(jì)算機(jī)仿真,1999，20(1): 38740125. [D]：，200326. 易繼鍇, [M],北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，1999 ，78~11427. [M],重慶：重慶大學(xué)出版社，2003，216~22628. [D]: ：西安交通大學(xué)，2007致 謝 值此論文完成之際,謹(jǐn)向我的導(dǎo)師李忠虎副教授致以最誠(chéng)摯的敬意和感謝。Rees,Neville modeling and of NSW,Kensington,’,Aust Conference ,1992 ,193~2037. BenAbbdennour,Adel。 control of a deaerator Engineering Practice ,1998 ,1541~1548,Chris X。Kar,。Acchione,。總之，本課題的設(shè)計(jì)研究工作為發(fā)電廠鍋爐工況下的熱力除氧問(wèn)題找到了一條切實(shí)可行的解決方案，提高了發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本課題是基于發(fā)電廠的實(shí)際情況而設(shè)計(jì)的，但對(duì)于一般的熱力除氧器也很具有參考價(jià)值。(5) 目前只完成了實(shí)驗(yàn)室條件下的軟件調(diào)試，還處于初步實(shí)驗(yàn)階段。 (3) 本系統(tǒng)采用的是常規(guī)的模糊控制算法，在系統(tǒng)調(diào)節(jié)中存在一定的穩(wěn)態(tài)誤差，因此，引入了先進(jìn)的控制算法，把PID算法和模糊控制結(jié)合起來(lái)形成模糊PID控制系統(tǒng)。因而，該系統(tǒng)完全能滿足熱力除氧器的除氧工藝的要求。下面幾點(diǎn)是我對(duì)本課題的設(shè)計(jì)研究工作的一個(gè)總結(jié)及對(duì)以后的工作的一些說(shuō)明：(1) 本課題的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)和研究熱力除氧器的溫度控制系統(tǒng)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察和查閱大量的資料，我對(duì)發(fā)電廠和整個(gè)微機(jī)控制系統(tǒng)有了一定的了解。采用模糊控制方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)是不需要建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，只要求掌握現(xiàn)場(chǎng)有經(jīng)驗(yàn)的操作人員或有關(guān)專家的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)，或者操作者在操作過(guò)程中的操作數(shù)據(jù)及被控對(duì)象的運(yùn)行數(shù)據(jù)等，而且根據(jù)以往的控制經(jīng)驗(yàn)，可以達(dá)到良好的控制特性。第六章 總結(jié)本論文針對(duì)發(fā)電廠除氧器實(shí)際存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了除氧器的溫度控制系統(tǒng)。所以在設(shè)計(jì)模糊控制器時(shí),只要再結(jié)合PID控制,就可以得到很好的控制效果,達(dá)到系統(tǒng)的要求，從上面的仿真結(jié)果可以看出,模糊PID控制器有很好的控制效果。在本系統(tǒng)中,只要除氧器水箱的溫度在控制范圍（104177。它可最大限度地識(shí)別和利用控制系統(tǒng)所提供的信息,不斷的修正控制規(guī)則,使控制器本身的控制規(guī)律適應(yīng)系統(tǒng)的需要,從而顯著改善模糊控制系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)態(tài)性能。②常規(guī)模糊控制器仍有許多不足之處,系統(tǒng)超調(diào)較大、存在穩(wěn)態(tài)誤差、調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)、穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)、抗干擾能力差等，產(chǎn)生這些缺點(diǎn)的主要原因是常規(guī)的模糊控制器的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,在設(shè)計(jì)過(guò)程中有許多主觀因素,而且一旦模糊規(guī)則確定就不能再改變。從以上仿真圖可以看出,對(duì)于給定的控制對(duì)象,模糊PID控制算法優(yōu)于常規(guī)模糊控制算法和PID控制算法。Swith為開關(guān)，根據(jù)誤差的絕對(duì)值，選擇采用PID控制，還是模糊控制。⑶ 模糊PID控制器① 建模 模糊PID仿真模型框圖汽包水位的模糊PID開關(guān)切換控制器中，模糊控制器部分與上面所使用的模糊控制器相同，同樣使用二維模糊控制器。 模糊仿真模型框圖Ke=2,kec=12,ku=14，step為階躍信號(hào)，F(xiàn)uzzy Logic controller為模糊控制器，Transport Delay為延時(shí)環(huán)節(jié),scope為示波器。雖然此方式穩(wěn)態(tài)誤差為0，但動(dòng)態(tài)誤差較大，同時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)速度慢。Saturation 為飽和特性模塊，Transport Delay為延時(shí)環(huán)節(jié),scope為示波器。⑴ PID控制① 建模。本文對(duì)除氧器溫度控制系統(tǒng)采用模糊PID控制算法,這是綜合考慮了模糊PID控制算法的快速性、無(wú)超調(diào)(或超調(diào)小)和對(duì)參數(shù)變化有較強(qiáng)魯棒性等的優(yōu)點(diǎn)。 控制系統(tǒng)仿真要設(shè)計(jì)一個(gè)好的模糊推理系統(tǒng),必須進(jìn)行反復(fù)的實(shí)驗(yàn)和調(diào)試,這是個(gè)相當(dāng)煩瑣的過(guò)程,且模糊關(guān)系矩陣運(yùn)算也十分復(fù)雜。仿真的結(jié)果還可以放到MATLAB的工作間里做事后處理。采用scope模塊和其它畫圖模塊,在仿真進(jìn)行的同時(shí),可觀看到仿真結(jié)果。在定義完一個(gè)模型以后,用戶可以通過(guò)SIMULINK的菜單或MATLAB的命令窗口鍵入命令來(lái)對(duì)它進(jìn)行仿真。MATLAB中SIMULINK軟件包是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包,它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng),也支持具有多種采樣速率的多速率系統(tǒng)。當(dāng)誤差的絕對(duì)值小于給定值時(shí)，采用PID控制，反之，則切換到模糊控制。③ 利用模糊控制器在線整定PID控制器參數(shù)的自適應(yīng)模糊PID控制。 模糊PID控制概述通常模糊控制和PID功控制結(jié)合的方式有以下幾種① 大誤差范圍內(nèi)采用模糊控制，小誤差范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換成PID控制的模糊PID控制開關(guān)切換控制。在本系統(tǒng)中，按上述算法離線計(jì)算出的控制表如表 所示。查詢表可以用計(jì)算機(jī)事先離線計(jì)算好，將其存于計(jì)算機(jī)內(nèi)存中。在求取輸出控制量后，可用最大隸屬度法對(duì)此模糊子集進(jìn)行去模糊，取得以論域 Z 的元素表示的控制量 Z。根據(jù)采樣得到的誤差 ，通過(guò)查找語(yǔ)言變量 E 的賦值表，找出在元素 上與最大隸屬度對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言值所決定的模糊子集；根據(jù)得到的誤差變化，同樣可找出其對(duì)應(yīng)的模糊子集。 i=1,2,…n。j=1,2…m)其中、是定義在誤差E、誤差變化率EC、控制量U的論域X、Y、Z上的模糊子集。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，采用的是間接法。查表法是根據(jù)模糊控制規(guī)則表，求出輸入量論域元素和輸出量論域元素之間的關(guān)系，形成一個(gè)表格，這個(gè)表格稱為控制表。如模糊控制器的輸出為： 則：∑(等級(jí)值隸屬度)=(6)+(4)+(2)+(2)+(4)+(6)=∑隸屬度=+++++=， 模糊查詢表的建立控制算法是模糊控制的關(guān)鍵，通常可根據(jù)不同的系統(tǒng)情況選用不同的控制算法，常用的有查表法和公式法。當(dāng)該系數(shù)取為時(shí)，這就是重心法。： (411)這里權(quán)系數(shù)的選擇要根據(jù)實(shí)際情況而定，不同的系數(shù)決定著系統(tǒng)有不同的響應(yīng)特性。因此，中位數(shù)法較少采用。 （410）中位數(shù)法比最大隸屬度法包含了更多的信息。 (2) 中位數(shù)法。若u*僅有一個(gè)，則選取該值作為控制量，若u*有多個(gè)，而且有： ，則選取它們的平均值,控制量即取u*為： （49）例如某模糊控制器的輸出為：，故4為反模糊化的結(jié)果。只要在推理結(jié)論的模糊集合中選取隸屬度最大的那個(gè)元素作為輸出量即可。(1) 最大隸屬度法。然而在實(shí)際應(yīng)用中要控制一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，只能在某一時(shí)刻有一個(gè)確定的控制量，這就必須要從模糊輸出隸屬函數(shù)中找出一個(gè)最能代表這個(gè)模糊集合即模糊控制作用可能性分布的精確值，這就是模糊量的去模糊化。考慮n條模糊控制規(guī)則的總的模糊蘊(yùn)含關(guān)系為 （46）最后求得推理的結(jié)論為 C=(and)●R (47)式中，●是合成運(yùn)算符，采用最大最小合成法。其中，x,y和z是代表系統(tǒng)狀態(tài)和控制量的語(yǔ)言變量；,和分別是x,y和z的語(yǔ)言值?！瑯觿t 如果x是且y是，則z是。對(duì)于兩個(gè)輸入一個(gè)輸出的模糊系統(tǒng)，則有：輸入 x是、且y是；則 如果x是且y是，則z是。模糊推理有多種方法，如：Zadeh推理法、Mamdani推理法、Tsukamoto推理法、Sugeno推理法等。該推理過(guò)程是基于模糊邏輯中的蘊(yùn)含關(guān)系及推理規(guī)則來(lái)進(jìn)行。量化因子的大小對(duì)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能影響很大，選得較大時(shí)，系統(tǒng)的超調(diào)量也較大，過(guò)渡時(shí)間較長(zhǎng)；選得較大時(shí)，超調(diào)量減小，但是系統(tǒng)的響應(yīng)速度變慢；此外，輸出比例因子選得較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩，而選擇過(guò)小，會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程變長(zhǎng)。若控制量的基本論域?yàn)閇,],量化后的論域?yàn)閇,]。此外，經(jīng)模糊控制算法給出的控制量還不能直接控制對(duì)象，必須將其轉(zhuǎn)換到為控制對(duì)象所能接受的基本論域中去。若輸入量的基本論域?yàn)閇X，+X]，輸入量的模糊子集的論域?yàn)閇n,+n]，： (43)由此可以得到，除氧器溫度模糊控制器的誤差量化因子ke=6/5=,誤差變化率的量化因子。當(dāng)由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)模糊控制算法進(jìn)行模糊控制時(shí)，每次采樣得到的被控量需經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算，便得到模糊控制器的輸入變量誤差及誤差變化。溫度控制量即為輸出變量u ，是控制閥的開度，其基本論域取為[0%，100%]。我們把模糊控制器的輸入量偏差、偏差變化的實(shí)際范圍稱為這些變量的基本論域。在除氧器的溫度控制系統(tǒng)中，溫度的給定值 T0為 104℃，由溫度傳感器測(cè)量到的溫度值記為T(k),則可以得到溫度誤差e和溫度誤差的變化ec為： (41) (42)將e(k)和ec(k)作為溫度控制器的輸入變量，輸出變量u 為控制閥的開度。表 除氧器溫度模糊控制規(guī)則表U ECENBNMNSZEPSPMPBNBPBPBPMPMPSZEZEPBPBPMPMPSZEZEPBPBPMPSZENMNMPBPBPMZENMNBNBPMPMZENSNMNBNBZEZENSNMNMNBNBZEZENSNMNMNBNBNMNSZEPSPMPB根據(jù)模糊推理得到的輸入/輸出特性曲面如下圖所示， 精確量的模糊化再確定了模糊控制器的結(jié)構(gòu)之后，就需要對(duì)輸入量進(jìn)行采樣、量化、并模糊化。如當(dāng)溫度誤差為正，且系統(tǒng)本身有減少誤差的趨勢(shì)時(shí)，為了盡快消除誤差且有不超調(diào)，應(yīng)取較小的控制量，即當(dāng)溫度誤差為正大，且誤差變化率為正小時(shí)，控制量變化取正中；誤差變化率為正大或正中時(shí)，控制量不宜增加。確定模糊控制規(guī)則的原則必須是系統(tǒng)輸出響應(yīng)的動(dòng)靜態(tài)特性達(dá)到最佳。 U的隸屬函數(shù)曲線⑶ 建立模糊控制規(guī)則。② 定義某一語(yǔ)言變量，如誤差，誤差變化和控制量的變化的全部模糊集合時(shí)，要考慮它們對(duì)基本論域的覆蓋程度，應(yīng)使論域中的任意一點(diǎn)對(duì)這些模糊集合的隸屬度的最大值都不能太小，否則在這樣的點(diǎn)上會(huì)出現(xiàn)“空檔”，從而引起失效。隸屬函數(shù)曲線形狀較尖的模糊子集其分辨率較高，控制靈敏度較高；相反，隸屬函數(shù)曲線形狀較緩，控制特性也較平緩，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好。定義一個(gè)模糊子集，實(shí)際上就是要確定模糊子集隸屬函數(shù)曲線的形狀，將確定的隸屬函數(shù)曲線離散化，得到有限個(gè)點(diǎn)上的隸屬度，便構(gòu)成了一個(gè)相應(yīng)模