【正文】 決于各個環(huán)節(jié)。然而，在輸入的變化 量不大時，過程特性可以線性化，同時也可以集總化；對應于一段特定的時刻，考慮到過程的時變一般很緩慢，可以認為是定常的。多數(shù)工業(yè)過程的特性分屬下列四種類型： （ 1） 自衡的非振蕩過程。在階躍作用下，被控變量 C（ t） 不經(jīng)振蕩，逐步地向新的穩(wěn)態(tài)值 C（∞） 靠攏。 （ 2） 無自衡的非振蕩過程。這類過程比前一類過程難控制一些，它們?nèi)狈ψ园l(fā)趨向平衡 的能力。在階躍作用下， C（ t） 會上下振蕩。這類過程不多見，它們的控制也比第一類過程困難一些。在階躍作用下， C（ t） 先降后升，或是先升后降。 在方案和工程設計中，在被控變量與操作變量的選擇上，一方 面要考慮工藝，如被控變量要能反映工藝指標，操作變量要在工藝上合理，包括符合節(jié)能原則等，另一方面必須考慮控制通道的特性參數(shù)，要有較好的受控性能。對于具有反向特性等的過程，往往需要用較復雜的系統(tǒng)結(jié)構或采用特殊控制規(guī)律。在用DCS 或其他計算機裝置進行直接數(shù)字控制時，為數(shù)字控制或采樣控制方式，采用離散PID 控制算法。 實際應用中必須掌握和合理應用算法參數(shù)的多種工程整 定方法。現(xiàn)有方法本質(zhì)上是設法辨識過程 特性，主要有適應控制系統(tǒng)方法、極限環(huán)方法、波形識別法、反應曲線法等幾類。在鍋爐汽溫調(diào)節(jié)中，常采用這種系統(tǒng)。 圖 基本框圖 其中， 1c 為主被控量，使其保持平穩(wěn)是控制的主要目標； 2c 為副被控變量，副控制器 2cG 的設定值為主控制器 1cG 的輸出 1U 。與單回路控制系統(tǒng)相比，串級控制系統(tǒng)復雜程度有所增加，但有如下優(yōu)點： （ 1） 迅速克服進入副回路的擾動。副 回路起迅速的“粗調(diào)”作用，主回路起進一步的“細調(diào)”作用。副回路把整個廣義對象的一部分分割開來，構成一個隨動的反饋控制系統(tǒng)，其調(diào)整后的特性影響廣義對象的特性。也可減少控制閥流量特性不合適帶來的影響。 比值控制系統(tǒng) 在比值控制系統(tǒng)中，要控制的是兩個變量的比值，通常指的是兩個流量的比值。前一變量稱為主動量，后一變量稱為從動量。在比較簡單的情況下，它在結(jié)構上與簡單控制系統(tǒng)一樣。兩者都屬基本形式，這一大類的系統(tǒng)都只有一個控制回路，故通常稱為 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。如果分隔開來看，結(jié)構上仍是兩個簡單控制系統(tǒng)。例如在燃燒控制中，最終的（也就是真正的）被控變量是煙道氣的氧含量，而空氣與燃料的流量比值實質(zhì)上是控制手段，因此，比值的設定值由氧含量控制器給出。 前饋控制系統(tǒng) 一般控制系統(tǒng)是基于反饋 原理，采用閉環(huán)結(jié)構，按偏差而調(diào)節(jié)的，屬于被動性控制，對于大擾動或時滯大的過程，控制品質(zhì)往往不能令人滿意。 考慮到過程特性和擾動的復雜性，要實現(xiàn)完全的前饋和補償，是難以做到的。這種系統(tǒng)即使在大而頻繁的擾動下，依舊可以獲得優(yōu)良的控制品質(zhì)。當負荷（處理量）是主要擾動，且設定值又恒定不變時，這兩種類型的功能和適用場合是相近的；從設計的靈活性和方便性看，相加型似稍勝一籌。過程的擾動往往不止一個。但在另一 些場合，重要的擾動不止一個，此時可采用多變量前饋。通過對控制系統(tǒng)的補償，則可大大提高系統(tǒng)的性能。當 /T? 超過 ，甚至 超過 1 時，可稱為具有大時滯的系統(tǒng)?？偟暮蠊亲畲笃詈艽螅{(diào)節(jié)過程變慢。 一條更多采用的可行途徑是引入適當?shù)姆答伃h(huán)節(jié)，設法使系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的分母項中（亦即特征方程中）不含時滯項。現(xiàn)在用計算機技術來實施時滯 算法已變得十分方便，這樣就擺脫 了 技術工具的制約，大大方便了該種補償器的開發(fā)與應用。 Smith 預估控制有一個問題，就是 對象的模型必須準確。 選擇性控制系統(tǒng) 一般地說，凡是在控制回路中引入選擇器的系統(tǒng)都稱為選擇性控制系統(tǒng)。把邏輯規(guī)律引入控制算法，豐富了自動化的內(nèi)容和范圍，使更多生產(chǎn)中的實際控制問題得以很好解決。 選擇性控制系統(tǒng)依據(jù)選擇器所在的位置不同，可分為三種基本類型： （ 1）選擇器裝在幾個檢測元件（或變送器）與控制器之間。當被控變量的測量值應該是幾個點之間的最高或最低值時，可通過選擇器來自動進行選點，當有高可靠性要求時，有時采用冗余技術。超馳（ override）控制系統(tǒng)是選擇性控制系統(tǒng)中很常用的類型。類似的系統(tǒng)結(jié)構也可用于實現(xiàn)自動開、停車，或?qū)崿F(xiàn)其他需要引入邏輯規(guī)律的控制方式。即使在失電或其他故障情況下，輸出值為零也能滿足安全需要。正?？刂破鞯倪x型與簡單控制系統(tǒng)完全一樣。 在超馳 控制系統(tǒng)中，當進入或超出安全 極 限時，控制器應立即進行切換。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 13 智能控制系統(tǒng) 智能控制（ Intelligent Control ,IC） 是 20 世紀 80 年代以來極受人們關注的一個領域，是繼經(jīng)典控制理論方法和現(xiàn)代控制理論方法之后的新一代控制理論方法。 人工智能的內(nèi)容很廣泛，如知識表示、問題求解、 語言理解、機器學習、模式識別、定理證明、機器視覺、邏輯推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)、智能控制、智能調(diào)度和決策、自動程序設計、機器人學等都是人工智能的研究和應用領域。 它們可以單獨應用，也可以與其他形式結(jié)合起來；可以用于基層控制，也可以用于過程建模、操作優(yōu)化、故障檢測、計劃調(diào)度和經(jīng)營決策等不同層次。模糊集合理論 是美國的 教授于 1965 年提出的，三十多年來，模糊集合理論已在自然科學技術和社會科學的很多領域得到應用，模糊邏輯控制（ FLC）即為其中之一。輸出反饋控制器總是以偏差及其導數(shù)作為輸入的，這是手工操作時的經(jīng)驗，也是各種經(jīng)典控制規(guī)律的做法。當然，也可考慮參照二階 或更高階次的導數(shù)，但由于噪聲的存在，引入高階導數(shù)并不相宜。模糊決策給出的實質(zhì)上是規(guī)則控制，可用 if?then?的產(chǎn)生式規(guī)則來表述，但更常用的是模糊決策表。模糊控制律往往具有飽和特性，有利于系統(tǒng)內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 14 的穩(wěn)定。 現(xiàn)在還出現(xiàn)了自組織（自適應）模糊控制器，它能在控制系統(tǒng)運行中不斷衡量系統(tǒng)的性能，并通過修改控制規(guī)則、改變量化算法來修正論域或修改模糊子集的定義域，使得到的模糊控制規(guī)則更加適合對象的特性。美國的 Salldis 教授曾指出，在遞階控制的結(jié)構上，越往上的層次越需要智能。這里所說的情況，包括偏差及其導數(shù)的變化、生產(chǎn)要求或 負荷的變化、設備情況的變化、環(huán)境條件的變化。專家規(guī)則控制可在三個層次進行，一是直接用在基本控制層，用一組控制規(guī)則作為控制律，人們依據(jù)工況的不同，選用不同的規(guī)則；二是用在特性監(jiān)測控制層，例如依據(jù)控制過程情況，選用不同的控制器參數(shù)，這時候仍采用傳統(tǒng)的控制器；三是用在監(jiān)督層，用以進行有效的決策或選擇適當?shù)目刂葡到y(tǒng)結(jié)構等。從專家系統(tǒng)本身解決問題的特點來看，可分為診斷型、設計型和控制型三大類。在國內(nèi)，有些人稱之為“仿人”智能控制。但也要指出，這里所用的規(guī)則是簡單的，很多是經(jīng)驗性的，有些甚至不夠可靠；同時，由于規(guī)則簡單，系統(tǒng)的智能水平不高，推理能力較弱，因而難以處理復雜的命題。人們開發(fā)成功了一批專家系統(tǒng)以后，接著從中總結(jié)出一般原理和內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 15 技術，開發(fā)了通用的專家系統(tǒng)，用戶只要把具體的專業(yè)領域知識輸入，就可以成為該專業(yè)的專家系統(tǒng)。一個專家系統(tǒng)由下列六個部分組成： （ 1） 人機接口：利用人機接口，專家可以將自己的新知識、新 經(jīng)驗加入到知識庫中，也可以方便地對知識庫中的規(guī)則進行修改；操作員可以在操作過程中隨時得到專家系統(tǒng)的幫助，了解系統(tǒng)，并應用系統(tǒng)像領域?qū)＜乙粯咏鉀Q問題 。專家系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于知識庫中知識的完備性和知識表示的正確性、一致性和獨立性。產(chǎn)生式規(guī)則的一般形式是 if（前提） then（動作）。 （ 3） 知識獲?。阂ＷC知識庫能對應用對象所有狀態(tài)的描述具有完備性和正確性，往往需要新知識的獲取。 （ 4） 數(shù)據(jù)庫：用以存貯表征應用對象的特性數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、求解目標和中間狀態(tài)數(shù)據(jù)等，供推理機和解釋機構使用。 （ 6） 推理機：承擔控制并執(zhí)行專家推理的過程。在整個推理過程中，如何快速查找并正確應用可用規(guī)則，是決定推理速度和正確性的關鍵。鏈式邏輯推理具體又分正向推理（數(shù)據(jù)驅(qū)動策略）、逆向 正反向混合推理三類方式。但必須注意，過程控制是在現(xiàn)場實時進行的，因此對專家系統(tǒng)的實時性和可靠性有很高的要求 ，并希望有良好的開放性。 專家系統(tǒng)在自動化中的應用至少有三大方面： （ 1） 用于控制依據(jù)負荷、進料情況、環(huán)境條件和系統(tǒng)工作情況等因素，決定控制作用 U、 控制器參數(shù)、控制系統(tǒng)類型或結(jié)構等。依據(jù)系統(tǒng)工作情況和環(huán)境條件等因素，判定工況是否正常，判定工況不正常的根源，并判定如何使工作情況進入優(yōu)良區(qū)域 。 神經(jīng)網(wǎng)絡控制 人們一開始進行神經(jīng)網(wǎng)絡控制，是想通過微電子技術來模擬人腦。從研究神經(jīng)元所得到的一些特性，導致了人工神經(jīng)網(wǎng)絡（ Artificial Neural Netwoth, ANN）的 誕生。神經(jīng)網(wǎng)絡在工程上的應用，似乎已與 人腦 的設想 模擬 逐漸遠離，而是作為強有力的非線性函數(shù)轉(zhuǎn)換器來使用 。神經(jīng)網(wǎng)絡具有自組織性、層次性和并行處理能力。常用的人工神經(jīng)網(wǎng)絡有反向傳播網(wǎng)絡（ BP）、 徑向基函數(shù)網(wǎng)絡（ RBF）、具有 RC 環(huán)節(jié)的 Hopfield 反饋網(wǎng)絡、動態(tài) 速歸神經(jīng)網(wǎng)絡模糊神經(jīng)網(wǎng)絡（ FNN）等。除了采用非線性回歸模型外，采用神經(jīng)網(wǎng)絡 作為軟測量模型有不少優(yōu)點，同樣或類似的網(wǎng)絡結(jié)構，可用來描述變量完全不同、函數(shù)關系迥異的特性。不同的故障情況，會產(chǎn)生不同的現(xiàn)象。采用足夠數(shù)量的若干組因果關系數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡進行訓練后，網(wǎng)絡將有很好的故障診斷功能。它們在處理線性系統(tǒng)時，獲得了滿意的效果，但遇到非線性過程時，設計比較困難。 （ 4） 用于優(yōu)化：利用 Hopfield 網(wǎng)絡在穩(wěn)態(tài)時其能量函數(shù)達極小值的性質(zhì)，可以求解有關優(yōu)化問題。隨著各國對環(huán)境污染控制要求越來越嚴格，尋找新型的燃燒技術已經(jīng)為人們所廣泛關注。因此，在近 三 十多年里，為了開發(fā)、完善循環(huán)流化床燃燒技術，世界上各工業(yè)國家技術，人力財力等各方面都作了大量投入，而走在世界前列的仍然是幾個比較發(fā)達的工業(yè)國家。 我國從七十年代開始一些大專院校和企業(yè)就研制出小容量的循環(huán)流化床鍋爐。 循環(huán)流化床鍋爐簡介 循環(huán)流化床鍋爐定義 循環(huán)流化床鍋爐也是鍋爐的一種，是燃燒化石燃料來產(chǎn)生蒸汽的一種裝置。對于循環(huán)流化床的概念，可以把它的名稱分開來解釋，循環(huán)的意思是當鍋爐燃燒時， 物料在燃燒結(jié)束后，隨著尾部煙氣通過煙道進入旋風分離器，沒有得到充分燃燒的物料會通過回料系統(tǒng)回到爐膛繼續(xù)參加燃燒。流化床的概念為投入的物料在爐膛中燃燒時，不斷地上下流動，類似于液體沸騰時的狀態(tài)，因此稱為流化床。石灰石受熱分解為氧化鈣和二氧化碳。為了提高吸收劑的利用率，將未反應的氧化鈣、脫硫產(chǎn)物及飛灰送回燃燒室參與循環(huán)利用。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 19 流化床燃燒方式的特點是： 1．清潔燃燒，脫硫率可達 80％～ 95％， XNO 排放可減少 50％； 2．燃料適應性強，特別適合中、低硫煤； ，可達 95％～ 99％； 4．負荷適應性好 ， 負荷調(diào)節(jié)范圍 30％～ 100％。燃燒后煙氣通過尾部煙道，首先進入旋風分離器，經(jīng)過分離器分離，使得沒有完全燃燒的物料從回料裝置回到爐膛內(nèi)繼續(xù)燃燒。由于尾部煙氣含有大量的余熱，因此在尾部煙道中設置過熱器、省煤器、空氣預熱器，來利用尾煙中的余熱分別加熱 過熱蒸汽、給水、一次風以及二次風，從而達到進一步降低熱損失的功效。經(jīng)過化學處理的純凈水由給水泵打進高壓加熱器加熱，再經(jīng)過省煤器回收一部分尾煙中的余熱后進入汽包。蒸汽的高溫和高壓是為了提高單元機組的熱效率。 1973 年 Avendesian 和 Daridson 應用“兩相流化”及擴散燃燒的理論，提出了計算炭粒流化床燃燒燃盡時間的數(shù)學模型 。同時， Gibb 也提出了一個物理模型，用來預計流化床的燃燒工況。多年來，并未提出公認的理論和精確的計算公式。從最初的邊界層理論，到后來的 表面更新 — 穿透理論及二相流化理論，都有一些不能使人完全信服之處，都還不能應用于實踐。下面我們結(jié)合控制調(diào)節(jié)和運行參數(shù)進行簡單的介紹（結(jié)構因素影響從略），以期形成一些有關基本控制設計原則的討論。是循環(huán)流化床運行的關鍵調(diào)節(jié)參數(shù)。 隨著風流速度增加，傳熱系數(shù)變化趨勢是先增后減。在考慮床層換熱時，人們通過機理性研究發(fā)現(xiàn)，風速對傳熱系數(shù)的影響不是決定性的。對高循環(huán) 倍率下的運行，可以認為風速對燃燒效率沒有實質(zhì)性影響。 在正常運行時，風量變化可起到調(diào)節(jié)床溫的作用，這種調(diào)節(jié)手段是有一定限制的。送風量對床溫變化有明顯影響。當發(fā)現(xiàn)有超溫趨勢時，可開大送風量，多帶走熱量，使床溫下降，能有效地防止循環(huán)流化床結(jié)焦。通常鼓風量大小對床溫的影響，可 對具體的鍋爐結(jié)構與運行條件和煤種變化，做一些定量分析，并通過運行試驗得到有關數(shù)據(jù)。 給煤 送進床料的熱量有兩部分：熱風攜帶熱量和煤的燃燒放熱。影響大的是給煤量的變化。 通常所說給煤量來適應鍋爐負荷（即沉浸受熱面內(nèi)工質(zhì)吸 熱 量）的變化，在循環(huán)流化床中就是通過給煤量變化→床溫變化→床溫與工質(zhì)溫度差變化（同時傳熱系數(shù)變化）→受熱面內(nèi)工質(zhì)吸熱量變化來達到。對一定的運行風速、給料量及床料粒度決定了顆粒在床內(nèi)的行為。提高燃燒效率的關鍵在于提高那些一次通過爐膛時沒有燒盡，而循環(huán)次數(shù)又不多的顆粒的燃盡度。特別是高水分細顆粒燃料流動性不好，用常規(guī)方法給料很容易導致碎煤機和給料機中的堵塞。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 22 床料高度 循環(huán)流化床運行中要維持床料高度在適當?shù)臄?shù)值。床層膨脹將增加傳熱量