【正文】 糊控制器用于一階被控對象，由于這種模糊控制器只有誤差這一個輸入變量，它的動態(tài)控制性能不佳。究竟選擇哪些變量作為模糊控 制器的信息量，還必須深入研究在手動控制過程中，人如何獲取、輸出信息，因為模糊控制器的控制規(guī)則歸根到底還是要模擬人腦的思維決策方式。這部分包括模糊控制器結(jié)構(gòu)的設(shè)計、模糊控制查詢表的建立，查詢表的建立又包括隸屬函數(shù)、控制規(guī)則和推理方法的確定。這部分包括測量信號的模糊化，模糊表查詢，以及輸出控制量的解模糊化。這給工程設(shè)計帶來了方便，同時也對模糊控制器的設(shè)計提出了一些基本要求。隨著模糊控制理論的不斷發(fā)展和運用，模糊控制技術(shù)將為工業(yè)過程控制開辟新的應(yīng)用途徑，前景十分光明 [11]。因此，需要加快簡單、實用的模糊集成芯片和模糊控制裝置、通用模糊控制系統(tǒng)的開發(fā)與推廣應(yīng)用。 5. 常規(guī)模糊控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的改善。 3. 模糊控 制在非線性復(fù)雜系統(tǒng)應(yīng)用中的模糊建模、模糊規(guī)則的建立和推理算法的深入研究?，F(xiàn)代控制理淪、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與模糊控制的相互結(jié)合以及相互滲透，可構(gòu)成所謂的模糊集成控制系統(tǒng)。 2. 模糊集成控制系統(tǒng)設(shè)計方法研究。 雖然經(jīng)典模糊控制理論己在工程上獲得了許多成功的應(yīng)用，但目前仍處于發(fā)展過程的初級階段，還存在大量有待解決的問題，目前所面臨的主要任務(wù)是 : 1. 建立一套系統(tǒng)的模糊控制理論。 國內(nèi)在模糊控制應(yīng)用方面也同樣取得了顯著成果 . 1986年，都志杰等人用單片機研制了工業(yè)用模糊控制器 .隨后，何 剛、能秋思、劉浪舟、于旭亮、張廣成、川成力、李友善等人相繼將模糊控制方法成功地應(yīng)用在堿熔金反應(yīng)溫度、氣煉機、玻璃窯爐、化工大滯后過程、功率因素補償、九管還原爐與選礦破碎過程、鍋爐與甜菜制搪控制系統(tǒng)中。推理方法有 MaxMin, MaxProduct等多種，規(guī)則數(shù)多達 500條，前提命題數(shù) 6個，結(jié)論部命題數(shù)為 2個，輸出算法根據(jù)規(guī)則可分為速度型和位置型。如富士電機公司的FRUITAX(Fuzzy Rule Information Processing Tool for Advanced Control System)。 3. 在硬件方面進一步研制模糊控制器、模糊推理等專用芯片 .并且開發(fā)“模糊控制通用系統(tǒng)”。根據(jù)日本電氣公司 (NEC) 1991年 9月統(tǒng)計，松下、三菱、東芝等公司在空調(diào)機、全自動洗衣機、吸塵器等電器中普遍應(yīng)用了模糊控制理論，到 1994年其普及率已超過 50%,有的超過了 80%。模糊集成塊的研究除日木外，中、美、英等國都在進行，它將朝著體積小、速度快、應(yīng)用廣等方面迅速發(fā)展，從而為模糊控制的實時應(yīng)用提供了強有力的硬件支持。日本九州大學(xué)的戶貝博士與山川教授于 1983年分別開發(fā)了將模糊推理作為硬件的模糊集中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)論文 第 15 頁 共 39 頁 成塊，后來制成了推理機及模糊控制用的“模糊計算機”。國際原子能機構(gòu)(IAEA)和國際工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)機構(gòu) (IIASA )也準備在大型系統(tǒng)高速推理上應(yīng)用模糊系統(tǒng)理論。與此同時，其它國家也不示弱，美國也投入了相當大的人力與財力 .支持模糊控制理論與應(yīng)用的研究。 1984年，美國推出“模糊推理決策支持系統(tǒng)”。 1979年英國的 器，它可在控制過程中不斷修改和調(diào)整控制規(guī)則，使控制系統(tǒng)的性能不斷完善。此項 研究開創(chuàng)了模糊控制理論在工程上獲得成功應(yīng)用的先河。 3． 2 模糊控制的應(yīng)用及其所面臨的主要任務(wù) 1974年，英國倫敦大學(xué)教授 ，首次將模糊控制理論應(yīng)用于蒸汽機及鍋爐的控制，取得了優(yōu)于常規(guī)調(diào)節(jié)器的控制品質(zhì)。劉增良教授主持完成的“模糊控制計算機系統(tǒng)”和“基于因素神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的學(xué)習(xí)型模糊推理機”成果，都達到了世界先進水平 。我國政府也十分重視模糊控制理論與應(yīng)用研究，并在 1988年，將模糊控制理論研究正式列入國家自然科學(xué)基金項日和“ 863”計劃項日。全國至少有 40多所高校開設(shè) 模糊數(shù)學(xué)課程，已出版的有關(guān)模糊系統(tǒng)方面的著作約有 50木，正式發(fā)表的論文中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)論文 第 14 頁 共 39 頁 已達數(shù)千篇，引起國際模糊界的特別重視。 1979年李寶綏、劉志俊等人開始用連續(xù)數(shù)字仿真方法研究典型模糊控制器的性能，隨后一些高校及科研單位的專家與學(xué)者都加入到研究隊伍之中。日前，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)相互結(jié)合，取長補短，形成一種模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由此可以組成一 組更接近于人腦的智能信息處理系統(tǒng)，其發(fā)展前景十分誘人。 至今，世界上研究“模糊”的學(xué) 者已超過萬人，發(fā)表的重要論文達 5000多篇，研究范圍從單純的模糊數(shù)學(xué)到模糊理論應(yīng)用、模糊系統(tǒng)及其硬件集成 .與知識工程和控制方面有關(guān)的研究有 :模糊建模理論、模糊序列、模糊識別、模糊知識庫、模糊語言規(guī)則、模糊近似推理等。從 1992年起， IEEE Fuzzy Systems國際會議每年舉辦一次。 1978年在國際上開始發(fā)行 Fuzzy Sets and Systems專業(yè)雜志。 1972年，以日本東京大學(xué)為中心，發(fā)起成 立了“模糊系統(tǒng)研究會”。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)論文 第 13 頁 共 39 頁 3 模糊理論介紹 3． 1 國內(nèi)外模糊控制理論的發(fā)展概況 模糊集合和模糊控制的概念是由扎德教授在其 Fuzzy Sets, Fuzzy Algorithm和 A Rationale for Fuzzy Control等著名論著中首先提出的 基于經(jīng)驗的模糊控制在一些復(fù)雜條件下的控制效果要遠遠好于傳統(tǒng)的控制方法，具有極好的穩(wěn)定特性和魯棒特性，可以很好的解決大量常規(guī)控制難以解決的控制難題。然后根據(jù)這些經(jīng)驗建立起一組用自然語言形式表達的具有模糊性的行之有效的控制規(guī)中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)論文 第 12 頁 共 39 頁 則，來對被控對象進行控制。操作者對被控對象進行控制時主要是通過不斷學(xué)習(xí)，積累操作經(jīng)驗。所以基于精確數(shù)學(xué)模型、對象特性的傳統(tǒng) PID 方法無法滿足垃圾焚燒控制的需要。即使獲得精確的數(shù)學(xué)模型，必須提出并遵循一些比較苛刻的假設(shè)，而在應(yīng)用中這些假設(shè)往往與實際不符，因此使得傳統(tǒng)的控制理論在 焚燒爐的燃燒過程中無法收到良好的控制效果。但從整個工藝過程看 , 重點控制應(yīng)該是熔融區(qū)溫度控制和第 2燃燒室溫度控制 ,所以本文將對熔融區(qū)溫度和第 2燃燒室溫度進行模糊自適應(yīng)控制。密閉式城市生活垃圾直接氣化熔融焚燒過程控制系統(tǒng)的操作參數(shù)以及處理工序應(yīng)該包括： （ 1）城市生活垃圾直接氣化熔融焚燒過程中熔融區(qū)溫度控制； （ 2）城市生活垃圾直接氣化熔融焚燒過程第 2燃燒室溫度控制； （ 3）城市生活垃圾直接氣化熔融焚燒過程余熱鍋爐蒸氣量控制； （ 4）城市生活垃圾直接氣化熔融焚燒過程爐膛負壓控制； （ 5）城市生活垃圾直接氣化熔融焚燒過程中爐膛內(nèi)氧含量控制； （ 6）城市生活垃圾直接氣化熔融過程城市生活垃圾進料控制。其工藝流程見圖 圖 密閉式城市垃圾直接氣化熔融焚燒過程處理流程 控制系統(tǒng)構(gòu)成 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)論文 第 11 頁 共 39 頁 密閉式城市生活垃圾直接氣化熔融焚燒過程控制的主要目的就是要確保直接氣化熔融焚燒系統(tǒng)達到穩(wěn)定良好的燃燒狀態(tài)。焚燒后產(chǎn)生的高溫可燃氣體及煙氣通過煙道進入二次燃燒室和余熱鍋爐發(fā)電系統(tǒng)或集中供熱系統(tǒng)進行完全燃燒和余熱利用；整個城市生活垃圾處理過程中焚燒爐內(nèi)保持還原性氣氛，焚燒后的熔融渣與金屬通過出渣口排出，由磁力分選出金屬回收利用，熔融灰渣可用作建筑材料等。 2． 3 密閉式城市生活垃圾直接氣化熔融焚燒爐的概述 工藝過程 密閉式城市生活垃 圾焚燒爐的工藝是將收集運送的城市生活垃圾粗粉碎后與石灰石、蘇打等添加劑摻混，然后由加料斗加入焚燒爐內(nèi)，輔助燃料（焦炭、塊煤）也從加料斗處定時加入；經(jīng)煙氣余熱預(yù)熱（溫度為 100℃～ 300℃ ）后的一次空氣或富氧經(jīng)送風(fēng)管吹入爐內(nèi)。取樣分析結(jié)果也表明，此時的灰渣熱灼減率也是最小且穩(wěn)定的。 綜上所述，爐溫的影響直接關(guān)系到垃圾焚燒燃燒穩(wěn)定性、燃盡率、二次污染物的排放、低溫腐蝕、高溫結(jié)渣，生產(chǎn)運行的經(jīng)濟性等等，爐溫的波動將引起燃盡率的變化， 導(dǎo)致灰渣熱灼減率超標，同時也會影響蒸汽的生產(chǎn)，降低焚燒爐運行的經(jīng)濟性。在實際操作過程中，當火焰溫度足夠高時，應(yīng)對燃燒溫度加以限制。較高的爐溫有利于垃圾在爐內(nèi)的快速充分干燥和揮發(fā)分的析出，保證熱解過程的充分，并促進殘?zhí)嫉娜急M，從而提高垃圾的燃盡程度，滿足垃圾焚燒處理的熱灼減量要求；同時較高的爐溫也有利于減少有害污染物例如二惡英等的排放，例如 300℃～ 750℃是二惡英極易生成的溫度段，而當溫度 到850℃，煙氣停留 2s 以后，約 %的二惡英會被分解，排放量急劇減少；此外，穩(wěn)定爐溫于較高水平也有利于提高蒸汽參數(shù)，改善蒸汽品質(zhì)和產(chǎn)量，真正實現(xiàn)垃圾的資源化利用。保證燃盡段上充分的滯留時間，可將爐渣的熱灼減率降至 5%以內(nèi)。將燃燒段送過 來的固定碳以及燃燒爐渣中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)論文 第 9 頁 共 39 頁 中未燃盡部分完全燃燒。因此，設(shè)計爐排具有一定且均勻的風(fēng)阻很重要?？諝馔ㄟ^爐排進入爐內(nèi)，所以空氣容易從通風(fēng)阻力小的部分流入爐內(nèi)?？傮w燃燒空氣的 60%～ 80%在此階段供應(yīng)。即使是垃圾特性變化，但也應(yīng)通過調(diào)節(jié)爐排速度而使燃燒完了點位置盡量不變。在干燥段垃圾干燥、熱分解產(chǎn)生還原性氣體，在本段產(chǎn)生旺盛的燃燒火焰，在后燃燒段進行靜態(tài)燃燒（表面燃燒）。城市生活垃圾中含有多種有機成分，其燃燒過程不可能是某一種單純的燃燒形式，而是包含有蒸發(fā)燃燒、分解燃燒和表面燃燒的綜合燃燒過程。 三、 燃燒過程 城市生活垃圾的燃燒過程中在氧氣存在的條件下有機物質(zhì)的劇烈氧化放熱過程。同時熱分解速度還與傳熱傳質(zhì)速率有關(guān)。生活垃圾中有機可燃物的熱分解速度可以用 Arrnenius 公式表示： 式（ ） 式中 K—— 熱分解速度； A—— 系數(shù)； E—— 活化能； R—— 氣體常數(shù)； T—— 熱力學(xué)溫度。生活 垃圾中的可燃固體一般由 C、 H、 O、 N、 S、 CL 等元素組成。垃圾在干燥帶上的滯留時間約為30min。干燥垃圾的著火溫度一般為 200℃左右。 垃圾的干燥包括 ：爐內(nèi)高溫燃燒空氣、爐側(cè)壁以及爐頂?shù)妮椛錈岬母稍?；從爐排下部提供的高溫空氣的通氣干燥；垃圾表面和高溫燃燒氣體的接觸干燥；垃圾中部分垃圾的燃燒干燥。生活垃圾的含水量越大，干燥過程所需的熱能就越多，所花的時間也越長，導(dǎo)致垃圾焚燒爐內(nèi)的溫度下降也就越快，對生活垃圾焚燒的影響也就越大。城市生活垃圾的含水率較高，一般含有 30%～ 55%。 一、 干燥過程 城市生活垃圾的干燥是利用熱能使水分汽化，并排出生成的水蒸氣的過程。對同一物料而言，物料表面已進入燃燒階段，而內(nèi)部還“濕可出水 ” 等待加熱干燥。各個階段并非界限分明，尤其是對混合垃圾之類的焚燒過程更是如此。垃圾的焚燒過程比較復(fù)雜，通常由熱分解、熔融、蒸發(fā)和化學(xué)反應(yīng) 等傳熱和傳質(zhì)過程 [8]。 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院 2021 屆畢業(yè)論文 第 7 頁 共 39 頁 2 垃圾焚燒機理及其穩(wěn)定性研究 2． 1 焚燒機理簡述 在垃圾焚燒機理和熱力模型方面，國內(nèi)外有過一些研究。智能控制技術(shù)，它不要求已知受控對 象的精確數(shù)學(xué)模型，卻能很好地解決了大量常規(guī)控制難以解決的控制難題，在自動控制領(lǐng)域得以成功應(yīng)用，取得了巨大的成就。如提高焚燒爐燃燒效率及余熱鍋爐的熱回收率，減少排煙等散熱損失，均是提高節(jié)能化的有效措施。利用焚燒垃圾產(chǎn)生的余熱進行發(fā)電不僅可以解決垃圾焚燒廠內(nèi)的用電需要，還可以外售盈利，促使了垃圾焚燒技術(shù)的迅速發(fā)展。 （ 2） 焚燒技術(shù)正向著多功能方向發(fā)展 現(xiàn)代垃圾焚燒廠不僅具有焚燒垃圾的功能，還具有發(fā)電、供電、供熱、供氣、制冷以及區(qū)域性 污水處理等多種功能。 （ 1） 焚燒技術(shù)正向著自我完善方向發(fā)展 焚燒設(shè)備構(gòu)造的不斷改進，廢氣處理新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，特別