锅炉水位的参数自调整FuzzyPI控制纸箱刀片

锅炉水位的参数自调整Fuzzy-PI控制

锅炉水位的参数自调整Fuzzy-PI控制 2011： 大庆石油学院 电气信息工程学院 付光杰 李越男大庆开发区宏伟工程监理有限公司 刘伟秋1前言 在蒸汽锅炉运行中，水位是一个很重要的控制参数。若水位过高，影响汽水分离的效果，使用气设备发生故障；而水位过低则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸。同时高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大，而锅筒的体积相对来说较小，所以锅炉水位控制显得非常重要。锅炉水位自动控制的任务，就是控制给水流量，使其与蒸发量保持平衡，维持锅筒内水位在允许的范围内变化。2锅炉水位的动态特性 根据物料不平衡和热平衡的关系，锅炉汽包水位调节对象的动态特性方程经推导和化简可写成： 其中h是汽包水的高度；TW是给水流量项的时间常数；TD是蒸汽流量项的时间常数；KD是蒸汽流量项的放大倍数；KW是给水流量项的放大系数； 可见，引起汽包水位变化的扰动主要是蒸汽流量(称为外扰动)和给水流量(称为内扰动)。内扰动时，汽包水位调节对象的运动方程式可表示为： 两边取拉氏变换，结合工程实际忽略较小的TＷ，并考虑到汽包水位在较长一段时间里不随给水量的增加而增加，可得到该过程的动态数学模型为： 式中，τ为给水扰动下的纯滞后时间，Td=1/ε为水位反应时间。一般锅炉τ为30～100S，Td为30～150S。本系统仿真过程中取τ为45Ｓ，Ｔd为130S。 外扰动下，汽包水位调节对象的动态特性方程为： 对上述方程进行拉氏变换，并令K＝（ＫＤＴ２－ＴＤ）／Ｔ１，Ｔ＝Ｔ１／ＫＤ，得3锅炉水位的参数自调整Ｆuzzy_PI控制器设计 水位系统模型是在对系统影响较小的因素(燃料量、蒸汽压力)忽略，考虑主要影响因素(给水流量、蒸汽流量)的情况下建立的，这样的控制品质指标比较差，故采用Fuzzy控制方法对水位系统进行控制。控制系统如图1所示。 图中Ｋ１、Ｋ２为Fuzzy控制器的量化因子，Ｋ３为比例因子，E、、U分别为误差e、误差变化率和控制量u的模糊语言变量。 采用Fuzzy控制可有效地改善其动态性能，使响应时间加快，超调量减小。但当对系统加一定随机干扰后，其稳态性能较差，存在一定的静差。这是由于Fuzzy控制器只有比例和微分作用，它只考虑了偏差和偏差变化量，而没有考虑偏差和累加，所以Fuzzy控制器不能消除余差。 因PI控制器具有较好的静态指标，如果用Fuzzy控制器与PI控制器组成Fuzzy_PI复合控制器，系统的特性将有明显的改善，为进一步提高动态特性，使系统具有一定的自适应能力，可采用参数自调整Fuzzy_PI控制器。在系统有较大偏差时，Fuzzy控制器起作和，系统接近稳态后，PI控制器起作用。 所谓参数自调整就是当e、较大时进行粗调，这时可以降低e或的分辨率，采用较大的控制量，放大K１和K2，放大KＰ和K１，当e、较小时，提高e、的分辨率，采用微小的控制量的改变，缩小K１物K2，缩小KＰ和K１，为简单K１和K2放大(或缩小)倍数与KＰ和K１放大(或缩小)的倍数相同，这样可以只对K１和K2进行讨论。 参数自调整算法是先以原来的K１和K2对e、进行量化，查修改表可得参数应放大(或缩小)的倍数。按下式计算Fuzzy控制的新参数。4锅炉水位的参数自调整 Ｆuzzy_PI控制器的仿真 仿真结果示于图3，其中曲线1为Fuzzy控制仿真结果，曲线2为参数自调整Fuzzy_PI控制仿真

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