【正文】 ni 模糊推理的優(yōu)點：(1)理論相當直觀。常用模糊推理方式主要有：mamdani 模糊推理方式、Sugeno 模糊推理方式?！焙吞N含運算→。 and y 是B39。所有n條規(guī)則的總模糊蘊含關(guān)系為（取連接詞“also”為求并運算）。對于多輸入多輸出模糊系統(tǒng)，則有多個輸入法和前提條件以及多個結(jié)論。該推理過程是基于模糊邏輯的蘊含關(guān)系及推理規(guī)則來進行的。模糊規(guī)則的條數(shù)與模糊變量的模糊子集劃分有關(guān)，劃分越細，規(guī)則條數(shù)越多，但并不代表規(guī)則庫的準確度越高，規(guī)則庫的“準確性”還與專家知識的準確度有關(guān)。通常把if部分稱為“前提部”, 而then 稱為“結(jié)論部”，其基本結(jié)構(gòu)可歸納為if A and B then C ，其中A為論域U上的一個模糊子集，B是論域V上的一個模糊子集。模糊規(guī)則通常有一系列的關(guān)系詞連接而成，如if－then , else , also , end , or 等，關(guān)系詞必須經(jīng)過“翻譯”才能將模糊規(guī)則數(shù)值化。(2)模糊控制器的規(guī)則庫。(1)數(shù)據(jù)庫。2．知識庫知識庫包含了具體應(yīng)用領(lǐng)域中的知識和要求的控制目標。三角形模糊器是將*∈U映射成U上的模糊集x ，它具有三角形隸屬度函數(shù)： (43)其隸屬函數(shù)如圖45所示。高斯模糊器將*∈U映射成U上的模糊集, 它具有如下高斯隸屬度函數(shù)： (42)如圖4－4 所示。在模糊控制中，當測量數(shù)據(jù)準確時，采用這樣的模糊化方法是十分自然和合理的。單值模糊器將一個實值點*∈U映射成U上的一個模糊單值,在*點上的隸屬度值為1，在U中其他所有點上的隸屬度值為O，即： (41)其隸屬度函數(shù)如圖33所示。在模糊控制中，主要采用以下三種模糊器。將上述己經(jīng)處理過的輸入量進行尺度變換，使其變換到各自的論域范圍。其輸入量包括外界的參考輸入、系統(tǒng)的輸出或狀態(tài)等。它包括以下四個部分。在I/ O接口裝置中，除A/D 、D/A轉(zhuǎn)換外，還包括必要的電平轉(zhuǎn)換電路；執(zhí)行機構(gòu)，各類電動機、調(diào)節(jié)閥等；被控對象，對于那些難以建立精確數(shù)學模型的復雜對象，更適宜采用模糊控制；傳感器，傳感器是將被控對象或過程的被控量轉(zhuǎn)換為電信號的一類裝置。模糊控制實際上是一種非線性控制，是以模糊理論模糊語言變量和模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的一種控制方法，從屬于智能控制的范疇。1979—1980 年我國的李寶綬、劉志俊等人設(shè)計了一類缺乏數(shù)學模型的控制器，對模糊控制器的特性進行了仿真，與PI控制器進行比較，結(jié)果表明，模糊控制器對單位階躍響應(yīng)具有速度快、精確度較高以及對參數(shù)變化不敏感等優(yōu)點。此后，模糊控制在化工、機械、冶金、工業(yè)窯爐等多個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。扎德的模糊理論為控制理論開辟了新的發(fā)展方向，提供了新的控制系統(tǒng)設(shè)計方法。但是，對于一些生產(chǎn)過程，要獲得既有足夠的精確性，又便于系統(tǒng)分析的數(shù)學模型是相當困難的。20 世紀70 年代以后，在廣泛的領(lǐng)域內(nèi)得到了很快的發(fā)展[10]。扎德建立了模糊集合論的基礎(chǔ)。以下，我們將嘗試采用自適應(yīng)模糊控制的方法，來改善上述不足?？梢姡捎肞ID控制器，系統(tǒng)的靜態(tài)特性較好。當對象參數(shù)發(fā)生改變時，系統(tǒng)發(fā)生巨大響應(yīng)，超調(diào)量明顯變大，上升時間變長，系統(tǒng)振蕩加劇，可以看出當控制對象不明確時，PID控制效果不好。圖313汽包水位三沖量串級PID控制系統(tǒng)圖(a) 水位給定值階躍跟蹤響應(yīng)時的仿真結(jié)果(b) 在0秒加入蒸汽流量擾動時的仿真結(jié)果(c) 在0秒加入給水流量擾動時的仿真結(jié)果圖214(a)(b)(c)在水位傳遞函數(shù)為時的仿真結(jié)果圖315 汽包水位雙沖量單級PID控制系統(tǒng)圖1 為三沖量PID控制系統(tǒng)仿真結(jié)果，2 為雙沖量PID控制系統(tǒng)仿真結(jié)果圖316系統(tǒng)無擾動時仿真結(jié)果比較圖1 為三沖量PID控制系統(tǒng)仿真結(jié)果，2 為雙沖量PID控制系統(tǒng)仿真結(jié)果圖318 系統(tǒng)在0秒加入擾動時仿真結(jié)果比較圖從控制系統(tǒng)仿真曲線圖可以看出:采用PID控制器，系統(tǒng)的靜態(tài)特性較好。對其在無、有干擾情況下進行仿真。PID控制器的參數(shù)采用逐步逼近法，通過仿真實驗得到：(1)主控制器的PID參數(shù)為：(2)副控制器的PID參數(shù)為：3．汽包水位三沖量串級PID控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)如圖2－13所示，在水位傳遞函數(shù)為仿真結(jié)果如圖3－14所示。50mm，水位變送器的電流變化為0－10mA ，所以水位變送器的比例系數(shù)為： 水流量和汽流量變送器的比例系數(shù)為：。為靜態(tài)前饋系數(shù)。水位偏差控制采用蒸汽流量與給水流流量對消方式來消除偏差即取。與一般串級系統(tǒng)不同的是引入了蒸汽流量作為靜態(tài)前饋信號，是一個帶有靜態(tài)前饋的串級控制系統(tǒng)。所謂自消就是輔助信號經(jīng)一個不完全微分環(huán)節(jié)(或帶濾波器的微分環(huán)節(jié))得到信號再加至控制器，當系統(tǒng)穩(wěn)定時有： (34)(2)輔助信號對消的方法所謂對消就是輔助信號滿足對消條件。通常都根據(jù)蒸汽流量信號與給水流量信號靜態(tài)配合的原則來選擇、如果要求在整個負荷范圍內(nèi)，水位的穩(wěn)定值不變，則?。? (33)即蒸汽流量信號的前饋系數(shù)等于給水流量信號的分流系數(shù)。但這時的就不是一個簡單的系數(shù)，而是一個復雜的動態(tài)環(huán)節(jié)。蒸汽流量信號的大小原則上可以這樣來定，當蒸汽流量發(fā)生擾動時，就利用這個擾動信號作為調(diào)節(jié)信號，通過調(diào)整按水位H變化很小或基本不變。等效調(diào)節(jié)器是比例調(diào)節(jié)器，等效比例帶。PIΔI +WW圖39 水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)回路方塊圖其中,因此可認為： (39) 則圖39進一步簡化為圖310，在內(nèi)回路分析基礎(chǔ)上，可以畫出主回路的簡化方塊圖311，從圖311可以看出，主回路也是一個單回路系統(tǒng)。內(nèi)回路的方塊圖可表示為圖39。圖38 三沖量水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理圖在這個系統(tǒng)里，內(nèi)回路相當于串級調(diào)節(jié)的副環(huán)，當給水流量產(chǎn)生擾動時（給水流量的擾動也稱內(nèi)擾），由于副回路的快速調(diào)節(jié)作用，將對水位影響較小。蒸汽流量、分流器、對象：均在閉合回路之外它的引入可以改善調(diào)節(jié)質(zhì)量，但不影響閉合回路工作的穩(wěn)定性。從方塊圖上可以看出，這個系統(tǒng)有兩個閉合回路；(l)是由給水流量W、給水分流器、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥組成的內(nèi)回路。由于三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)抗干擾能力和調(diào)節(jié)品質(zhì)都比單沖量、雙沖量調(diào)節(jié)要好，因此應(yīng)用也最多。如蒸汽流量，當時，水位降低，要使水位不變就必須在原有給定值上加上由于蒸汽流量加大而引起水位下降的值，所以引入系統(tǒng)的符號為“+”。在這個系統(tǒng)里，汽包水位H是被調(diào)量，是主沖量信號，蒸汽流量、給水流量是兩個輔助沖量信號。在雙沖量水位調(diào)節(jié)中，對于給水量這種自發(fā)變化不能及時反映出來，要經(jīng)過一定的遲延時間之后，給水量的擾動才能通過汽包水位的變化而被發(fā)覺，此后在克服擾動時，幾臺鍋爐的水位調(diào)節(jié)又互相影響，使得調(diào)節(jié)過程非常復雜。鍋爐給水量在運行中經(jīng)常會有自發(fā)性的變化，當幾臺鍋爐并列運行時，還可能發(fā)生幾臺鍋爐的水位調(diào)節(jié)互相干擾的現(xiàn)象。如果給水中斷，可能在1030秒內(nèi)就會發(fā)生危險水位，如果僅是給水量與蒸發(fā)量不相適應(yīng)，在一分鐘到幾分鐘內(nèi)也將發(fā)生缺水或滿水事故。因此，如果給水母管壓力經(jīng)常有波動，給水調(diào)節(jié)閥前后壓差不能保持正常時，不宜采用雙沖量控制。在給水流量比較平穩(wěn)時，采用雙沖量控制是能夠達到控制要求的。因而能極大的減小給水量和水位的波動，縮短過度過程時間。如圖36，由于引入了蒸汽流量前饋信號，當蒸汽量變化時，就有一個與蒸汽量同方向變化的給水流量信號，可以減少或抵消由于“虛假液位”現(xiàn)象而使給水量與蒸汽量相反方向變化的錯誤動作。如果水位過程時間常數(shù)很小，偏差必然相當顯著。②負荷變化時，控制作用緩慢。然而，在停留時間較短，負荷變化較大時，采用單沖量水位控制系統(tǒng)就不能適用。單沖量即汽包水位。單沖量水位控制系統(tǒng)，是汽包水位控制系統(tǒng)中最簡單最基本的一種形式。由于水面下的蒸汽容積增大，此時也會出現(xiàn)虛假水位現(xiàn)象，但由于燃燒率的增加也將氣量D緩慢增加，故虛假水位現(xiàn)象要比D擾動下緩和得多。汽包水位在燃料量B擾動下的響應(yīng)曲線如圖34所示，當燃料量增加時，鍋爐的吸熱量增加，蒸發(fā)強度增大。例如，一般100～200t/h的中高壓鍋爐，當負荷變化10％時，“虛假水位”可達30～40mm。 應(yīng)該指出：當負荷變化時，水位下汽包容積變化而引起水位的變化速度是很快的，圖中H2的時間常數(shù)只有10～20S。而實際顯示的水位響應(yīng)曲線H為H1+H2。但實際情況并非這樣，由于蒸汽用量的增加，瞬間必然導致汽包壓力的下降。（2） 蒸汽流量增加，汽包氣壓下降，爐水沸點下降，由于爐水為飽和水的汽化，使汽包水位隨壓力下降而升高。從圖上可以看出，在燃燒不變的情況下，蒸汽用量突然增加，瞬時間必然導致汽包壓力下降，汽包內(nèi)水的沸騰突然加劇，水中氣泡迅速增加，將整個水位抬高，形成虛假的水位上升現(xiàn)象，即所謂 “虛假水位”現(xiàn)象。 :響應(yīng)速度，即給水流量改變一個單位流量時。用傳遞函數(shù)來描述時，它近似于一個積分環(huán)節(jié)和時滯環(huán)節(jié)的串聯(lián)。因此，實際水位曲線如圖32中H線。當水位下汽包容積的變化過程逐漸平衡時，水位變化就完全反映了由于汽包中儲水量的增加而逐漸上升。圖32 汽包水位在給水流量擾動下的階躍響應(yīng)曲線但是由于給水溫度比汽包內(nèi)飽和水的溫度低，所以給水流量增加后，從原有飽和水中吸取部分熱量。圖311所示是給水流量作用下，水位的階躍響應(yīng)曲線。但由于給水溫度比汽包內(nèi)飽和水的溫度低，所以給水量變化后，使汽包內(nèi)氣泡含量減少，導致水位下降。給水流量對水位的影響，即控制通道的動態(tài)特性。引水位變化的主要擾動就是蒸汽流量的變化和給水流量的變化。第三章 鍋爐汽包水位的基本特性和汽包水位控制系統(tǒng)方案選擇工業(yè)鍋爐的汽水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖31所示。其中以鍋爐缺水事故比例最高。因此，鍋爐的安全問題是一項非常重要的問題，必須引起高度重視。鍋爐是一種受壓又直接受火的特種設(shè)備，是工業(yè)生產(chǎn)中的常用設(shè)備。3）過熱蒸汽系統(tǒng)的控制維持過熱器出口溫度在允許范圍內(nèi)，并保證管壁溫度不超過允許的工作溫度。2）鍋爐燃燒系統(tǒng)的控制其控制目的是使燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量適應(yīng)蒸汽負荷的需要（常以蒸汽壓力為被控變量）；使燃料與空氣量之間保持一定的比例，以保證最經(jīng)濟燃燒，提高鍋爐的燃燒效率；使引風量與送風量相適應(yīng)，以保持爐膛負壓在一定范圍內(nèi)。他主要考慮汽包內(nèi)部的物料平衡，使給水量適應(yīng)鍋爐的蒸汽量，維持汽包水位在工藝允許范圍內(nèi)。主要控制系統(tǒng)如下。自動控制的目的是實現(xiàn)各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟指標，減輕勞動強度，提高經(jīng)濟效益和生產(chǎn)率，節(jié)約能源，改善勞動環(huán)境條件。 圖22