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作者:ope体育体育赛事|2020-04-08|浏览:109

模糊PID復合控制系統及其在鍋爐一次風壓力控

電力自動化設備模糊PID復合控制系統及其在鍋爐一次風壓力控制中的基礎上提出了一種適用于控制鍋爐一次風壓力的Fuzzy-PID復合控制系統。現場應用結果表明,這種新型的控制系統實現簡單、實時性好、消除各種擾動的能力強,使鍋爐一次風壓嚴格控制在允許的范圍內,確保了鍋爐的穩定燃燒。

20世紀60年代至80年代,國產燃煤鍋爐的制粉系統大多采用低速鋼球磨煤機中間貯倉式制粉系統,其中有很多鍋爐是采用制粉系統的乏氣輸送煤粉進入爐膛燃燒。對這些乏氣送粉的鍋爐,一次風壓力即為排粉機的出口壓力,它是穩定鍋爐燃燒工況的重要參數,一次風壓力的過高或過低都極易造成鍋爐爐膛的熄火。因此不論制粉系統處于什么狀態,都必須將一次風壓力嚴格控制在規定的范圍內。

1一次風壓力對象特性分析一次風壓力可通過調節排粉機入口擋板來加以控制,ope体育体育赛事當擋板開度變化時,一次風壓力的變化相當靈敏。對一次風壓力的主要擾動有2個:一是在制粉系統(乏氣送粉鍋爐)的啟動和停止過程中,存在熱風送粉和乏氣送粉的切換(即倒風),ope体育体育赛事由于閥門開、關時的流量特性不同,必然會對一次風壓力造成影響,但這一擾動對一次風壓力的影響相對較小,一般在200~3⑴Pa依靠PID控制能夠及時消除;二是排粉機出口一次風小風門的開啟或關閉,隨著機組負荷的升、降,需要投入或切除火嘴,對應的小風門需要開啟或關閉,而這種操作對一次風壓力的影響很大。會使一次風壓力上下波動1000~2000Pa.因此,在這種情況下,若排粉機擋板不快速動作,一次風壓力波動太大,容易造成鍋爐燃燒不穩定,嚴重時造成鍋爐熄基金項目:國家自然科學基金資助項目(50076008)火。由于PID調節器的輸出不可能在很短時間內變化太大(若PID調節整定太快,會造成閉環系統振蕩,甚至不穩定),因此在這種情況下,不能單靠常規的PID控制來進行調節卩化和誤差變化的速率通常將模糊控制器輸模糊控制器的輸入結構形式從理論上講,模糊控制器的維數越高,控制效果越好。但是維數高的模糊控制器實現起來相當復雜和困難,通常采用二維模糊控制器。二維模糊控制器是以被調量與定值之間的誤差E和誤差變化率EC為輸入變量,因此它具有類似于常規PD控制器的作用,采用該類模糊控制器的控制系統可以獲得良好的動態品質,但被調量的靜態偏差難于消除。PID控制器具有積分作用,能方便地消除被調量的靜態偏差,但當被調量偏差較大且變化很快時,PID調節器的動作速度比模糊控制系統慢,不利于有效地克服快速增加的被調量偏差。

2.2Fuzy-ID復合控制系統FuzzrPID復合控制系統示意圖根據被調量的偏差Ep及偏差變化率ECP的大小,可以選擇不同的控制規律。當Ep和ECp均小于一定數值時,為避免執行機構的頻繁動作,選擇保持器,使控制系統的控制作用保持不變;當Ep和ECp在一個不太大的范圍內變化時,采用PID調節,消除小的動態偏差和靜態偏差;當Ep和ECP數值較大時,采用模糊控制器快速動作執行機構,使被調量快速回落到定值附近,再切換到PID調節。顯然,在控制系統的實際運行過程中,各控制器是根據Ep和ECp的實際情況相互切換的,具體的切換規則可根據實際的被控對象確定。3基于模糊PID控制器的一次風壓力控制系統本節將Fuzy-ID復合控制器應用到實際的鍋爐一次風壓力控制系統中詳細介紹該復合控嘲b統的設計過程。

3.1模糊控制器設計設一次風壓力定值為P0,風壓測量值為P,則誤差Ep及誤差變化率ECp分別為Ep=P.一PECp=dEp/dt.根據實際的運行情況,可確定一次風壓力的偏差范圍為一2000~+2000Pa偏差變化率的范圍為一500~+500Pa/s,控制作用的范圍為0%~100%.根據這些變化范圍,不難將它們轉換為離散論域。現將誤差Ep及誤差變化率ECp的離散論域分為8個等級,并分別記為X!和義2;將控制作用的離散論域分成7個等級,記為,則離散論域X2和Yi可以分別表示為Xi=誤差及誤差變化率的大小可以用一組模糊語言變量來描述,本系統中,選擇這些語言變量分別為負大GVB),負中GVM),負小(AS),負零(NZO),正零(PZO),正小CPS),正中(PM),正大(PB)。這些模糊子集的隸屬度函數可根據實際情況進行選取,本系統所選取的隸屬度分別如表1、表2和表3所示。

控制規律的切換應是無擾動的,設計中要使未被選中控制器的輸出始終跟蹤選中控制器的輸出。3.3控制效果南京熱電廠5號機組一次風壓力控制采用上述控制規律后,無論在制粉系統的啟、停或負荷的大幅度升、降(快速切、投多個火嘴)情況下,均能使一次燒,從而使該控制系統能長期投入自動運行。

設定值作階躍變化及手動開。關一次風小風門時,控制系統的響應曲線從中可知:a在穩定工況下,一次風壓力波動范圍在內;將排粉機出口壓力的定值由2至2500Pa和由2500Pa改變至2000Pa時,系統在40s內達到穩定;手動開、關一次風門,一次風壓力的最大動態偏差為450Pa―次風壓在30s內達到穩定。

4結論模糊控制系統由于可以在保證系統穩定性的前提下,快速動作執行機構,因此,可以有效抑制被控變量大的動態偏差,而在穩態時,一般的模糊控制方法很難消除小的偏差;而PID控制器的特點則是能方便消除小偏差,而對變化大的、快的被調量偏差,則很難有效抑制。因此,將兩者結合起來的Fuzzy-ID復合控制系統,具有2種控制器的綜合優點呂劍虹,沈炯,楊榕,等。中儲式鋼球磨煤機制粉系統控制策略研究及應用中國電力,2000遠動分析系統不僅可應用在電網調度自動化領域,對于熱工系統、直流系統及多種行業在信息傳輸與處理的應用領域都有著廣泛的應用前景。