模糊控制在燃煤锅炉燃烧系统中的应用研究
模糊控制在锅炉燃烧系统的应用研究
模糊控制在锅炉燃烧系统的应用研究
模糊控制是一种基于模糊集合和模糊逻辑的控制方法，它不需要精确的数学模型和精
确的控制规则，能够处理模糊和不确定的信息，并且具有良好的鲁棒性和适应性。
在锅炉
燃烧系统中，模糊控制可以用来控制燃烧的空气流量、燃料流量和燃烧温度。
模糊控制的关键步骤包括建立模糊化输入输出变量、定义模糊规则库、进行模糊推理、进行去模糊化计算和根据反馈调整模糊规则库。
在锅炉燃烧系统中，输入变量可以是炉膛
风量、燃料量和燃烧温度，输出变量可以是燃烧效率和废气排放浓度。
模糊规则库可以根
据经验和专家知识建立，通过对输入变量的模糊化和模糊规则库的推理，可以得到一个模
糊输出，然后进行去模糊化计算，得到实际的输出结果。
在实际应用中，还需要根据反馈
调整模糊规则库，以提高控制效果和系统稳定性。
模糊控制在锅炉燃烧系统中的应用有很多优点。
首先，它可以处理模糊和不确定的信息，能够适应不同的环境和工况。
其次，它对系统的建模要求较低，不需要精确的数学模型，能够快速实现控制。
最后，它具有好的适应性和鲁棒性，在实际应用中能够处理各种
复杂的工业控制问题。
然而，模糊控制在锅炉燃烧系统中的应用也存在一些限制和挑战。
首先，模糊控制依
赖于模糊化处理和模糊规则库的建立，这需要专业的知识和经验，并且难以精确地描述系
统的动态行为。
其次，需要针对不同的工况和环境来设计模糊规则库，这需要大量的实验
和测试工作，极大地增加了系统开发和调试的难度。
此外，模糊控制的响应速度相对较慢，不适合需要快速响应的应用场景。
模糊PID控制在锅炉燃烧系统中的应用
摘 要 ： 以北 方 稀 土 ２ ０ ｔ ／ ｈ燃 气锅 炉 为研 究对 象 ， 首 先 阐述 传 统 Ｐ Ｉ Ｄ 对 燃 气锅 炉 燃 烧 系 统 的控 制 作 用 ，随 后 提 出燃 气锅 炉 模 糊 Ｐ Ｉ Ｄ控 制 方 案 ，并 探 究模 糊 Ｐ Ｉ Ｄ 控 制 系 统 的 实 现 过 程 ， 最 终 通 过 ＭＡＴ Ｌ ＡＢ软 件 对 两 种控 制 系统 的控 制 效 果 进 行 仿 真 和 比 较 。 结 果 表 明 ：模 糊 Ｐ Ｉ Ｄ 控 制 的燃 烧 系 统 更 稳 定 、效 率 更 高 ，具 有 更 强 的
第 ２期 （ 总第 ２ ０ １ 期）
２ ０ １ ７年 ４ 月
机 械 工 程 与 自 动 化 Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＩ ＥＮＧＩ ＮＥＥ ＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭ ＡＴＩ ＯＮ
Ｎ Ｏ． ２
Ａｐｒ ．
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ６ ４ １ ３ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ — ０ １ ８ ０ — ０ ３
使水变 为 蒸汽 ， 为 工业 生 产 及 生 活供 暖 提 供 热 能 。 目
前， 我 国工 业化 水平 在逐 步提高 ， 人们 对环 境质 量 的要 求也越 来越 高 ， 因此 燃 煤锅 炉正 逐 渐 被燃 气 锅 炉 所 替 代， 然而 燃气锅 炉燃 烧控 制 系统具 有 明显 的非 线性 、 大 时滞 性 、 强耦合 性 ， 由于燃 气锅 炉燃 烧控 制系 统 的这 些 特点 ， 设计 一套 稳定 高 效 的 燃气 锅 炉 燃 烧 控制 系统 就 成 为燃气 锅炉 发 展 的一 大 重 点 问题 。针 对 这 一 问题 ， 本 文设计 了一套 模 糊 Ｐ Ｉ Ｄ 控 制 系 统 对 燃 气 锅 炉 的 燃 烧控 制 系统进 行 优 化 ， 并 通 过 ＭＡＴＬ Ａ Ｂ仿 真 对 其 优 化效 果 进行验 证 。 １ 传统 Ｐ Ｉ Ｄ燃 烧控 制 系统的 综合分 析 燃气 锅炉 燃烧 控制 系统 主要达 到 的控制 目的有 以 下 两点 ： （ １ ）保 证 锅 炉 产 生 的蒸 汽 以设 定 的压 力 平 稳 输 出 。当用户用 汽量 减 少 时 ， 则 锅 炉 产 汽 量 大 于 用 户 所 需蒸 汽量 ； 当用户 用汽量 增大 时 ， 则 锅炉 产汽 量将小 于 用 户所 需蒸 汽量 。 当锅 炉 负荷 产 生 变 化 时 ， 锅 炉炉 膛 压 力将 产生 变化 ， 锅 炉 的燃 烧 控 制 系统 将 通 过 改变 燃 烧 强度 的方 式来 调整 产 生偏 离 的蒸 汽 压 力值 ， 使 之 尽
模糊控制在燃煤注汽锅炉控制系统中的应用的开题报告
模糊控制在燃煤注汽锅炉控制系统中的应用的开题报告一、课题背景燃煤注汽锅炉作为一种常见的加热设备，在工业和民用领域被广泛使用。
为了保证其运行效率和安全性，需要建立一个可靠的控制系统。
传统的控制方法通常是基于经典控制理论，通过数学模型描述系统动态行为，并设计合适的控制器来实现对系统的控制。
然而，由于燃煤注汽锅炉的复杂性和不确定性，传统控制方法往往难以获得理想的控制效果。
此外，由于燃煤注汽锅炉的工况和负荷变化较大，需要在不同的工况下对控制系统进行重新调整，增加了控制系统的工作量和复杂性。
模糊控制作为一种基于经验的控制方法，可以通过模糊化处理来处理控制对象的不确定性问题，并在一定程度上减少了对系统模型的要求。
因此，模糊控制在燃煤注汽锅炉控制系统中具有一定的应用前景。
二、研究目的本研究旨在探究模糊控制在燃煤注汽锅炉控制系统中的应用，包括：1. 建立燃煤注汽锅炉的数学模型，分析其动态特性和控制要求。
2. 对比传统控制方法和模糊控制方法，在不同的负荷和工况下对燃煤注汽锅炉进行控制仿真，并评价两种控制方法的性能指标。
3. 探究模糊控制方法在燃煤注汽锅炉控制系统中的应用前景，分析其优势和不足之处，并提出相应的改进措施。
三、研究内容和方法本研究的主要内容包括：1. 建立燃煤注汽锅炉的数学模型，包括水位模型、汽量模型和温度模型等，对模型结构、参数及边界条件进行分析。
2. 设计传统控制系统和模糊控制系统，包括控制环节、输入输出变量及具体控制策略。
3. 进行控制仿真，包括负荷和工况的变化，并对控制效果进行评价，包括稳态误差、响应速度、稳定性和鲁棒性等指标。
4. 分析模糊控制在燃煤注汽锅炉控制系统中的优缺点，提出改进措施，并探究模糊控制在燃煤注汽锅炉控制系统中的应用前景。
本研究将采用数值分析和控制仿真的方法，分别建立燃煤注汽锅炉的数学模型和控制系统模型，并通过MATLAB等软件对其进行仿真实验，对比传统控制方法和模糊控制方法的控制效果。
锅炉燃烧系统模糊控制理论的研究
Ｖｏ＿ ｏ Ｎ ｌ３ ｏ １
Ｆ ｂ ２０ ｅ ．０ ６
湖 北 电 力
箜 鲞 塑 箜
２０ ０ ６年 ２月
锅 炉燃 烧 系统 模 糊 控 制 理 论 的研 究
何 பைடு நூலகம் 邹江峰。杜晓磊 杨 帆 吴云亮 ， ， ， ，
４０ ７ ） ３ ０ ２ （． １ 中电投 山 东核 电集 团 ，山 东 烟 台 ２ ４ ０ ；． 汉大 学电 气工程 学 院 ，湖 北 武汉 ６０ ０２ 武
ＨＥ Ｂ ｎ ， ０Ｕ ｉｎ —ｅ ｇ ， ｉ Ｚ Ｊａ ｇ ｆ ｎ ＤＵ ａ —ｅ。 ＹＡＮＧ ｎ ， Ｕ ｎ ｌ ｎ 。 Ｘｉｏ ｌｉ ， Ｆａ 。 Ｗ Ｙｕ —ｉ ｇ ａ
（ ． ｈ ｎ ｏ ｇＮｕｌａ ｏ ｒ ｏ ｐｏ ｌｃ ｉ Ｐｏ ｅ ｎ ｅｔ ｅｔ ｏ ａ ｙｏ ｈｎ ， ａ ｔｉ ｈ ｎ ｏ ｇ ２ ４ ０ ， １Ｓ ａ ｄ ｎ ｃｅｒＰ ｗｅ ｕ ｆ Ｅ ｅｔ ｃ ｗ ｒＩｖｓ ｎ ｍｐ ｎ ｆ Ｃ ｉａ Ｙ ｎａ ａ ｄ ｎ ６ ０ ０ Ｇｒ ｒ ｍ Ｃ Ｓ Ｃ ｉａ ２ Ｓ ｈｏ ｆＥｌ ｔｉ Ｅ ｇｎｅｉｇ ， ｈ ｎＵ ｉｅｓ ｙ， ｈ ｎ４ ０ ７ ，ｈｎ ） ｈｎ ；． ｃ ｏｌ ｅ ｒ ｎ ｉｅｒ ｏ ｃ ｃ ｎ Ｗｕ ａ ｎｖｒｉ Ｗｕ ａ ３ ０ ２ Ｃ ｉａ ｔ
［ 摘 要 ］ 结合 当前的模 糊控 制理 论 ， 变传 统 ＰＤ 控 制 方法 ， 用 ＰＤ 控 制 器 与模 糊 控 制相 结 改 Ｉ 采 Ｉ
合 的控制 手段 对锅 炉燃 烧进行 控制 ； 对锅 炉控 制 系统 中的其 它 自动 控制 系统 简略 予以描 述 ， 并给 出燃烧 控制 系统 与其 它 自动 控 制的接 口； 对锅 炉燃烧 的模 糊一 Ｐ Ｄ控 制算 法进 行 了深入 地研 究 。 Ｉ
基于模糊Smith控制的燃烧炉温控系统的工业应用
Ｆ Ｓ编辑 器窗 口的各个菜单选 项配合 ，就能 得到需 Ｉ 要的模糊推理系统 。在 Ｓｍｕｉｋ中有相 应的 Ｆ ｚ ｉ ｌ ｎ ｚ ｕｙ
Ｌ ｇｃ Ｂ ｏｋ，将其拷贝到用户建立 的 Ｓ ｕｉｋ仿 ｏ ｉ ｌｃ ｍｉｌ ｎ
的控制策略应用于煅烧炉温控 系统 中 ，与传统的控
制 方法相 比具有更好 的控制效果 ，很好 的满足 了工 业煅烧 的工艺要 求。 ２ Ｆｚｙ Ｓ ｔ控 制 ｕｚ－ ｍｉ ｈ Ｓ ｔ ｍｉ ｈ预 估控制在解决蒸汽煅烧炉这种 大滞后 被控 系统 时 ，被认 为是 最有效 的途 径 ，但 传统 的 Ｓ ｔ 估控 制中的控制 器是一个 Ｐ Ｄ控制 器 ，由 ｉ ｍ ｈ预 Ｉ 于 Ｐ Ｄ控制是基于被控对象精确模型而设计 的 ，因 Ｉ 此对于蒸汽煅烧炉这样的缺乏精确模 型、参数时变
可视化 工具 。Ｆ ｚ ｏ ｉ Ｔ ｏｂ ｘ提供的 Ｆ Ｓ编 ｕ ｚ Ｌ ｇｃ ｏ ｌｏ ｙ Ｉ 辑器 ，给 出了有关模糊推理 系统 的各种信息 ，利用
预估控制能很好地消除滞后因素的影响并改善系统 的稳定性 和响应特 性 。本 文基于煅烧 的工艺特 点 ，
将模糊控制与 Ｓ ｔ ｉ ｍ ｈ预测控制相结合 ，得到一种新
据现场 工人的操作经验 ，通过 人工操作 的方式来 控 制煅烧 炉 ，这种传统 的控制策略不 易获得 满意的控 制效果 ， 生产效率低 、 能耗 高、质量不稳定 。 ｍｉ Ｓ ｔ ｈ
进 行仿 真。Ｆ ｚ ｏ ｉ Ｔｏ ｌｏ ｕ ｚ Ｌ ｇｃ ｏｂ ｘ是进行模糊推理 ｙ 和模 糊控制器仿真的软件 工具 包 ，集 成 了 ＦＳ编辑 Ｉ 器、隶 属函数 编辑 器 、模糊规 则器 、规 则浏 览器等
Ｇ （ ｊ： ｉ ｓ ； ｒ） ： 丽 ｉ
１
．
基于智能算法的燃煤锅炉燃烧优化控制研究
基于智能算法的燃煤锅炉燃烧优化控制研究随着环保意识的不断提高，燃煤锅炉作为传统能源的代表，其优化控制也越来越受到关注。
在煤炭资源日益短缺的情况下，如何实现燃煤锅炉的高效燃烧，减少能源浪费及减少对环境的污染，成为了一个重要的研究课题。
为此，基于智能算法的燃煤锅炉燃烧优化控制技术应运而生。
一、智能算法的应用背景智能算法是一种以人类智能为模型的计算机算法，具有强大的搜索、优化和自适应能力。
智能算法的应用范围非常广泛，例如在金融、医疗、环保等领域均有广泛应用，在燃煤锅炉的优化控制领域也不例外。
燃煤锅炉一直以来都是生产和生活中不可缺少的重要设备，其开发和研究始终处于一个高度的状态。
而智能算法则为燃煤锅炉提供了更为高效、智能的控制方法，可帮助人们更好地应对各种复杂的情况。
二、智能算法在燃煤锅炉燃烧控制中的应用目前，燃煤锅炉燃烧优化控制主要有以下几种方法：1. 基于模糊控制的燃烧优化控制模糊控制是指在模糊规则和模糊逻辑基础上，对物理系统进行控制的一种方法。
在燃煤锅炉的应用领域，模糊控制可将各种因素量化为模糊语言值进行处理，最终实现对炉内燃烧过程的有序控制。
2. 基于神经网络的燃烧优化控制神经网络是一种仿生学的算法，其结构和功能与人脑类似。
通过神经网络学习和训练，可实现对燃煤锅炉运行状态的诊断与分析，并对炉内温度、氧气含量、负荷等参数进行实时控制。
3. 基于遗传算法的燃烧优化控制基于遗传算法的燃烧优化控制采用优化算法来寻找最优解，可帮助燃煤锅炉提高燃烧效率和经济效益。
在运行过程中，可实现对炉内烟气和空气比例、氧含量等参数的实时监测和控制。
4. 基于模型预测控制的燃烧优化控制模型预测控制是一种按时间序列分析燃烧过程的方法，可将燃烧过程建模并对其进行分析。
通过数学模型的构建和计算机仿真，该方法可实现对炉内燃烧过程进行预测和控制。
以上四种方法均可在燃煤锅炉的优化控制中得到应用，而其各自的优势和不足，则需要根据具体情况进行选择和应用。
模糊控制在锅炉燃烧系统的应用研究
模糊控制在锅炉燃烧系统的应用研究锅炉是一种重要的能源设备，广泛应用于工业和家庭中。
在锅炉的燃烧过程中，燃料和空气的混合比例对燃烧效率和排放物的生成有重要影响。
由于燃料的质量和供应的波动，以及环境条件的变化，燃料和空气的混合比例往往难以精确控制。
为了解决这个问题，模糊控制技术可以应用在锅炉燃烧系统中。
模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，适用于处理不确定性和模糊性的问题。
在锅炉燃烧系统中，模糊控制可以通过建立模糊规则来控制燃料和空气的混合比例。
需要确定输入变量和输出变量。
在锅炉燃烧系统中，输入变量可以是燃料流量、空气流量和锅炉负荷，输出变量可以是燃烧效率和废气排放物的浓度。
在实际应用中，锅炉燃烧系统的模糊控制器可以通过传感器来获取输入变量的值，并根据模糊规则来计算输出变量的值。
然后，控制器通过执行相应的控制策略来调整燃料和空气的混合比例，以实现良好的燃烧效果和低排放。
模糊控制可以处理不确定性和模糊性的问题。
在锅炉燃烧系统中，燃料的质量和供应的波动，以及环境条件的变化，都会影响燃料和空气的混合比例。
而模糊控制可以通过模糊推理方法来处理这些不确定性和模糊性，从而获得更好的控制效果。
模糊控制在锅炉燃烧系统中具有广泛的应用前景。
通过建立模糊规则来控制燃料和空气的混合比例，可以提高锅炉的燃烧效率和降低排放物的生成。
模糊控制技术通过处理非线性关系和不确定性，为锅炉燃烧系统的控制提供了一种有效的方法。
未来，随着模糊控制技术的进一步发展，锅炉燃烧系统的性能和能源利用效率将得到进一步提升。
模糊控制在火电厂燃烧控制系统中的应用与研究
（二 〇 〇 八 年 六 月本科毕业论文 学校代码： 10128 学 号： 041203079题 目：模糊控制在火电厂燃烧控制系统中的应用与研究学生姓名：郝 春 燕学 院：电力学院系 别：动力工程及其自动化专 业：热能与动力工程班 级：热动（电）04-3指导教师：王 胜 捷 副教授郭 锦 涛 讲 师摘要锅炉燃烧系统是火电厂中的一个重要环节。
由于燃烧系统的被控对象是非线性、时变、大死区、多变量耦合的复杂系统，没有确切的数学模型，对其采用常规PID控制难以获得令人满意的控制效果。
在这种情况下，将先进的现代控制理论应用于计算机控制系统中，完善锅炉燃烧控制系统，越来越受到广大电力生产企业的关注。
本文针对火电厂燃烧控制系统进行了理论研究，由动态特性分析，确定被控对象的传递函数。
然后，结合模糊控制的基本理论，经过解决输入量的模糊化、控制规则的建立和输出量的精确化三大问题，在给煤-主汽压力控制系统中引入单模糊控制器，并运用MATLAB中的SIMULINK系统建立常规PID控制系统仿真模型和单模糊控制系统仿真模型，进行仿真试验。
最后，通过仿真结果对比得出：模糊控制器的控制性能总体优于常规PID控制器，它不仅具有良好的动态特性，而且具有较强的环境适应能力。
关键词:火电厂；燃烧控制系统；模糊控制；SIMULINK仿真AbstractThe combustion system of boiler is a kind of important form in modern electric power production. But the controlled object of power station burning system is the complex system of timing change, big lagging and multi-variable coupling, it is difficult to adopt the routine PID to obtain the satisfactory control result, because there is no accurate mathematical model. In the case, adopting advanced modern control theory in computer control system and improving boiler burning system have been concerned by more and more electricity enterprises.This article has conducted the fundamental research in view of the thermoelectric power station combustion control system, and determined the transfer function of controlled object by dynamic analysis. Then, combined with fuzzy control's elementary theory, solve the three problems of determining the input domain ,establishing the fuzzy control rules and converting input parameters to fuzzy data. And in bolier supply coal-main steam pressure control system of power plant using the SIMULINK system of MATLAB establish the conventional PID control system simulation model and Single Degree Fuzzy control system simulation model,then carries on the simulation testing. Finally, we obtains through the simulation result contrast: The fuzzy controller's control performance overall surpasses the conventional PID controller. it not only has the good dynamic characteristic, and has the strong environment adaptiveness.Keyword: fire power station; combustion control system; fuzzy control; The SIMULINK目录第一章绪论 (1)1.1 模糊控制在火电厂燃烧控制系统中应用的意义 (1)1.1.1 火电厂燃烧控制系统优化的必要性 (1)l.1.2 模糊控制应用于火电厂燃烧控制系统中的优势 (2)1.2 火电厂燃烧控制系统的发展概况 (3)1.3 本文所做的工作 (4)第二章火电厂燃烧控制系统的理论基础 (5)2.1 火电厂燃烧控制系统概况 (5)2.1.1 燃烧控制系统的基本任务及特点 (5)2.1.2 燃烧控制系统中控制对象的动态特性分析 (6)2.1.3 燃烧控制系统组成的基本原则 (10)2.2 锅炉燃烧控制系统分析 (11)2.2.1 燃料控制系统 (11)2.2.2 送风控制系统 (13)2.2.3 引风控制系统 (16)第三章模糊控制的理论基础 (18)3.1 模糊控制的发展概况 (18)3.2 模糊控制系统的指标问题 (19)3.3 基本模糊控制器的设计方法 (19)3.3.1 精确量的模糊化 (20)3.3.2 模糊控制器的控制规则 (21)3.3.3 输出信息的模糊判决 (22)第四章火电厂燃烧系统单模糊控制系统的设计 (23)4.1 单模糊控制思想在燃烧系统的提出 (23)4.2 给煤—主汽压力模糊控制器的设计 (23)模糊控制器结构的确定 (23)4.2.2 模糊控制赋值表的确定 (24)模糊控制规则的建立 (24)模糊查询表的建立 (25)4.3 给煤-主汽压力控制系统结构的设计 (26)第五章系统仿真与应用 (26)5.1 仿真技术及仿真软件 (27)5.1.1 MATLAB软件介绍 (27)5.1.2 模糊逻辑工具箱介绍 (27)5.2 仿真研究 (29)5.2.1 输入、输出量的设置 (29)5.2.2 模糊控制规则的设置 (29)5.2.3 用SIMULINK构建系统结构图 (31)5.3 仿真对比 (32)结论 (35)参考文献 (35)谢辞 (38)第一章绪论模糊控制在火电厂燃烧控制系统中应用的意义火电厂燃烧控制系统优化的必要性在电力工业中，火力发电是现代电力生产中的一种主要生产形式。
模糊控制在锅炉温控系统中的应用
模糊 、 定、 不确 不完 全的信 息 中导 出精 确控 制作用 的思
维过 程 ， 以提高复杂 或不确 定 的对象 控制性 能． 可 这里采用 Ｂ ｎ — ａ ｇ控 制 、 Ｉ 控 制 及模 糊 控 制 ａ ｇＢ ｎ ＰＤ 这 ３种 控制算 法组成 复合 控 制器 ， 制 实验 室 中的小 控 型锅 炉． 实验结果 表 明 ， 复合 控制 器综 合 了 Ｂ ｎ — ａ ｇ ａ ｇＢ ｎ 控制 的快速 性 、 Ｉ 控 制 的准 确 性及 模 糊 控 制对 被控 ＰＤ 对 象非线性 有一定 自适 应 能力 的 优点 ， 统性 能 可 以 系 获得 较大提 高．
确定性 ． 这就要求 控制 理论 能 为处 理 复 杂 的控 制 问题
提供更 为有效 的控 制策 略． 在近 十年 中 ， 模糊 控制迅 速发展 ． 糊控 制通过模 模 仿人 的模 糊决 策的推 理 功能 ， 将人 们 实施 控 制 过程 中 的经验 通过模糊 运算转化 为实 际的定量 的精确控 制作 用 ， 现了定性 知识 和定量 控制 的统一 ． 实 它模 拟 了人从
于设定 值时 ， 交流 调压 器控 制 电阻丝加 热 升温 ．
２ １ 模 糊控 制器 设计 ．
矩 阵表示 有
｛ Ｅ 【Ｅ × 堡 × Ｄ Ｃ ＝
（ １ ）
其 中 ， 是 Ｄ 转 置后 再 “ 直 ” 显 然Ｄ 是 一 单 列 向 拉 ， 量． 这样 可将 多输入 转换 为单输 入． 在计算 出每一 条模
１ 系统 结构
这里 的被控对 象是 Ｌ Ｃ １小 型锅炉 ， Ｐ 一Ｉ １ 控制 系统 总
合 控制 方案 ， 即在 ＰＤ 控 制 的基础 上 融人 模糊 控制 和 Ｉ
Ｂ ｎ － ａ ｇ控 制 ． 误 差 很 大 时 采 用 简 单 的 Ｂ ｎ — ａ ｇＢ ｎ 在 ａｇ Ｂ ｎ 控 制 ， 速克服 扰 动 ； 误 差较 小 时 ， 用 ＰＤ ａｇ 以快 在 采 Ｉ
毕业设计(论文)-基于模糊控制算法的锅炉燃烧控制系统的研究模板
基于模糊控制算法的锅炉燃烧控制系统的研究摘要模糊控制是一种以模糊集合论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理为数学基础的新型计算机控制方法。
由于它不依赖于被控对象的精确数学模型，而是模拟人的思维方式来实施控制，因而对于锅炉燃烧的控制就具有了传统PID控制所无法比拟的自适应能力。
本文以2台50t/h燃煤锅炉的燃烧控制为课题，以改进原有PID控制为目的，以当前发展比较迅速的模糊控制理论为手段，提出了采用8051单片机控制变频器改变给煤机、引风机和送风机转速的设计方案，实现了燃烧过程的计算机控制。
系统对锅炉燃烧进行监控，通过传感器采样信号，计算是否达到最佳含氧量、最佳风煤比，来控制给煤量、引风量和送风量，使燃烧达到最佳热效率和提高锅炉运行的经济效益。
用MATLAB对应用模糊自整定PID控制器的锅炉燃烧控制系统模型进行仿真研究。
针对锅炉这种具有非线性、参数不稳定、难以建立精确数学模型的控制对象，采用传统的PID控制，效果不佳。
结合模糊控制理论和PID控制，本文提出用模糊自整定控制器实现对锅炉的控制。
并利用MATLAB仿真工具对模糊自整定PID控制器的性能作了初步研究。
仿真结果表明，明显优于传统PID控制，具有超调量小、过渡时间短、稳定性好、适应性强等特点，能够达到预期的控制效果。
关键词：锅炉；模糊自整定控制；单片机；系统仿真Research On The Boiler Burning Control System Based On Fuzzy Control AlgorithmAbstractFuzzy control is a fuzzy set theory，fuzzy linguistic variables and fuzzy logic mathematical basis of the new computer-controlled method. Because it does not rely on accurate mathematical model of the controlled object，but simulate human thinking to implement a control，thus for boiler combustion control is having the adaptability of traditional PID control can’t match.In this paper，two 50t/h coal-fired boilers’ burning control system was studied as its thesis，the primary PID controller was improved as its purpose，and fuzzy control theory developed rapidly at Present was applied as its means. The design scheme is that controlling transducers change rotate speed of supplying coal electromotor，fan，and blower using 8051 micro-controller. It realized computer control of burning process. This system finished supervisory control of boiler burning，sampled signals through sensor and calculated the signals whether reached the best content of oxygen and the best wind-coal ratio. Using it controls the quantity of coal，entering wind and sending wing for reaching the best thermal efficiency of burning and improving economy benefit of boiler running. Simulation of boiler burning control system was also performed to study the controller’s self-adaptive fuzzy control by MATLAB.Aiming at the nonlinear object of boiler with instability parameter and difficult building math model，using traditional PID controller can’t reach the best effect. Combining fuzzy control theory and PID control，an adaptive controller to control boiler is proposed in this paper. And the capability of the self-adaptive fuzzy controller was studied using MATLAB simulation. Simulation result shows Fuzzy-PID is better thanPID controller. Fuzzy-PID has many characteristics，such as small exceeded value，short transition，better stability and strong adaptability etc，and can reach anticipative control effect.Keywords：boiler；self-adaptive fuzzy controller；SCM；simulation目录摘要 .................................................................................................................................. I Abstract .............................................................................................................................. I I 第1章绪论 .. (1)1.1引言 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3研究对象及设计内容 (2)第2章链条燃煤锅炉的控制 (4)2.1 链条燃煤锅炉系统的简介 (4)2.1.1 燃煤链条锅炉的结构 (4)2.1.2 锅炉工作过程 (5)2.1.3 锅炉的主要控制系统 (6)2.2 锅炉燃烧系统的动态特性 (6)2.2.1 燃料传送过程 (6)2.2.2 燃料燃烧过程 (7)2.2.3 蒸汽形成过程 (7)2.3 锅炉供暖系统的控制要求 (7)2.4 锅炉燃烧控制系统框图 (9)2.4.1 给煤调节系统的设计 (9)2.4.2 送风调节系统的设计 (12)2.4.3 引风调节系统的设计 (13)2.4.4 炉膛负压调节系统 (14)2.5 计算机控制系统 (14)2.5.1 计算机控制系统一般概念 (14)2.5.2 计算机控制系统设计原理 (15)第3章控制算法 (16)3.1 引言 (16)3.2 PID控制 (16)3.3 模糊控制 (18)3.3.1 模糊控制器 (18)3.3.2 模糊控制系统原理框图 (20)3.4 模糊—PID复合控制 (20)3.4.1 PID参数模糊自整定控制原理 (21)3.4.2 PID参数Fuzzy整定模型 (22)3.4.3 模糊自整定PID控制器 (23)3.5 简化的模糊—PID控制 (24)3.5.1 二维模糊控制 (25)3.5.2 三维模糊控制 (26)3.6 链条锅炉燃烧控制方案 (27)第4章系统硬件设计 (29)4.1 硬件结构 (29)4.2 系统功能 (30)4.3 硬件配置 (31)第5章软件设计 (35)5.1 软件设计原则 (35)5.2 软件实现功能 (35)5.3 主程序流程图 (36)5.4 锅炉点火子程序 (37)5.5 A/D采样子程序流程图 (38)5.6控制算法子程序流程图 (39)第6章系统仿真 (40)6.1 仿真工具介绍 (40)6.2 供暖锅炉燃烧控制系统仿真 (40)第7章结论 (43)7.1 设计完成的主要工作 (43)7.2 尚待完善的工作 (43)参考文献 (44)谢辞 (45)第1章绪论1.1引言随着城市建设的迅速发展，北方地区冬季供热面积的不断扩大，如何科学有效的控制和管理供热系统，提高供热的经济效益和社会效益，成为当前急需解决的重要课题。
模糊控制在炉温控制中的应用
模糊控制原理在炉温控制系统中的应用简介一、摘要模糊技术的特长在于逻辑推理能力。
将模糊控制技术引入到神经网络中，可以大大拓宽其信息处理能力；与遗传算法结合可以增强系统的鲁棒性和自适应性。
火炉炉温控制系统是“大惯性”“大滞后”系统，这种系统精确数学模型很难得到，而模糊控制正适合数学模型未知，动态过程变化大的系统。
二、模糊控制原理1、模糊控制原理与模糊控制器对于模糊控制来说，其核心在于模糊控制器。
也就是说，模糊控制的机理是通过模糊控制器来体现的。
模糊控制器的思想来自人类在生产实践中对被控对象的控制。
在生产实践中，人们发现有经验的操作人员虽然不懂被控对象的数学模型，但却能十分有效地对系统执行控制。
如一个汽车司机不懂汽车的数学模型而能很好地驾驶汽车，这是因为操作人员对系统的控制是建立在直观的经验上的，凭借在实际中取得的经验采取相应的决策就可以很好地完成控制工作。
人的经验是一系列含有语言变量值的条件语句和规则，而模糊集合理论能十分恰当地表达具有模糊性的语言变量和条件语句。
因此，模糊集合理论描述人的经验就有着得天独厚的长处。
很明显，把人的经验用模糊条件语句表示，然后，用模糊集合理论对语言变量定量化，在用模糊推理对系统的实时输入状态进行处理，产生相应的控制决策。
这无疑是一种新颖的方法。
这样就产生了模糊控制器。
模糊控制器对被控对象的控制采用的是人类的模糊控制意念。
这种模糊控制意念是以模糊控制语句来描述的。
在模糊控制语句中，含有人类对环境的模糊检测和对被控对象的模糊命令。
这一系列意念就是模糊控制规则，只不过是用模糊控制语句来表达而已。
这些模糊控制语句可以采用条件语句的形式化格式表示。
用t表示环境温度，分别用SU、UH、SH、MH、BH 表示合适、微高、稍高、较高、高；而用v表示电风扇转速，用ST、LO、MI、FA、VF分别表示停止、低速、中速、较快速、快速，则可以以if---then格式表示如下：if t=BH then v=VFif t=MH then v=FAif t=SH then v=MIif t=UH then v=LOif t=SU then v=ST在上述语句中，环境温度t所取的合适（SU）、微高（UH）、稍高（SH）、较高（MH）、高（BH）是人对环境的模糊检测结果，所以都是模糊量；电风扇的转速v所取的停止（ST）、低速（LO）、中速（MI）、较快（FA）、快速（VF）是人对电风扇转动所给出的模糊命令，也是模糊量。
模糊控制在火力电厂300MW机组煤粉炉炉侧系统设计中实践验证论文
模糊控制在火力电厂300MW机组煤粉炉炉侧系统设计中的实践与验证摘要：目前我国火力电厂300mw机组存在的最大问题就是工作效率不高，完全不能达到设计时的要求与标准，究其原因就是在稳定性、均匀性等方面的控制性能不高。
而在煤粉炉控制过程中，则受到众多因素的干扰与影响，使控制系统不能很好地发挥其应有的作用。
模糊控制系统作为一种有效的自动控制方式，对于提高煤粉炉工作效率、控制系统的可靠性等方面都有着相当积极的意义。
本文通过对模糊控制的介绍及其在实际操作中的应用设计作简单论述。
关键词：火力电厂；300mw机组；煤粉炉；模糊控制；系统设计；实践；验证中图分类号：tm73文献标识码：a文章编号：1009-0118（2012）05-0221-02随着我国社会经济的快速发展，在城市建设中对于电力资源的需求缺口也日益增大，基于此，中小型火力电厂的建设项目也逐年增加。
与此同时，如何提升火力电厂的工作效率成了电力企业急需解决的重大课题之一，将模糊控制理论应用到火力电厂300mw机组煤粉炉控制系统中就是一个比较科学合理的控制方法。
一、模糊控制概述所谓模糊控制理论就是非线性控制的一种，发展于21世纪的70年代，作为新型的控制计算法，它并不需要详细知晓控制对象的数学模型结构，同时相比于普通的控制系统来说，它具有的鲁棒性更强、稳定性更好。
模糊控制能够在控制过程中自动寻找最优化的控制方案，即自寻优的特点。
模糊控制的技术优势表现为：（一）它在解决传统计算方法问题的同时，又将传统计算方法优点保留下来，从而使得整个控制系统在硬件上得到了最大优化，能够将大惯性、纯滞后原因造成的系统运行中的不良影响进行有效消除。
另外对系统压力变化、煤种变化所造成的影响也能够通过模糊控制的自动修正功能进行解决。
（二）模糊控制所提供的最优控制解决方案并不是一个固定值，也不依靠系统控制人员进行预设的，而是根据系统运行的实际情况并利用在线搜索的方式为系统提供一个最切合实际的控制方案。
模糊控制在锅炉中的应用
模糊控制在锅炉中的应用摘要:目前,我国现有很多工业和民用中小型锅炉,其中大部分自动控制水平很低,存在燃烧不彻底、排烟氧含量偏高、排烟热损失大等问题,直接造成了锅炉热效率低下和大量能源的浪费,同时也给环境带来很大的污染,所以实现锅炉的计算机控制具有重要的意义。
采用西门子300PLC为开发平台,设计模糊自整定PID控制器应用于工业锅炉控制系统克服了锅炉控制系统的大惯性、非线性等特点,并结合PID控制稳态精度高的特点,使控制系统有良好的控制效果。
在研究模糊控制与传统PID控制相结合的基础上,以工业锅炉为对象,设计了一套完善、实用的自动控制系统。
关键词:模糊控制;PID;自整定;锅炉;PLC 1控制系统方案设计将锅炉汽包水位控制系统作为主要研究内容,汽包水位是锅炉运行代写论文中的一个重要参数,它体现出锅炉产生的蒸汽量和给水量之间的动态平衡关系,是锅炉安全运行的重要条件。
汽包水位高会使过热器的受热面结垢而被烧坏;而汽包水位过低则会破坏汽水循环,造成水冷壁管供水不足而被烧毁,甚至引起锅炉爆炸。
锅炉水位自动控制的任务就是控制给水流量,使其适应蒸发量的变化,维持汽包水位在允许的范围内。
将模糊控制算法引入该系统,利用模糊控制易于实现对复杂对象控制的特点,将有经验的操作人员和专家的控制经验应用于控制过程,根据人工控制规则组织控制决策表,然后由该表决定PID参数的输出值,与传统的PID控制相结合,根据锅炉汽包水位运行过程中出现的不同状态和扰动,在线实时的对PID参数整定,使系统运行中保持合适的瞬态参数,易于维持汽包水位在设定值。
针对锅炉汽包水位控制系统特点,将蒸汽流量作前馈信号和给水流量作控制信号,设计了三冲量控制系统。
锅炉汽包水位的三冲量控制方式。
汽包水位采用三冲量控制,将蒸汽流量作为前馈信号,把给水流量作为控制信号,组成汽包水位的三冲量控制系统。
系统硬件配置。
控制器主要由PLC构成,采用西门子300PLC为开发平台。
模糊PID控制在燃烧系统中的应用
些：
（ ４ ） 当负偏差较小 ，偏差变化 中等时，控制 量适 当减些； （ ５ ） 当负偏 差较 小，偏差变化 很小时，控制量减 一点儿； （ ６ ） 当负偏差几 乎为零 ，偏差 变化也几 乎为零 时，控制
量保 持不变 ； 上面提 到 的控制 策略 是一组 用 自然语 言表达 的定 性的
不精 确的判定规则 ，也就 是根据 人们 的操作经验总结 出来 的 规则 ，这一组规则称 为模糊算法，它 是由一系列模 糊语句组 成 的。如 果用 计算 机模 仿这一过程 ，这就是模糊控制 。由系 统输 出的观测量 ｙ（ ｔ ）和给定值 ｒ（ ｔ ） ，经过采样和 Ａ ／ Ｄ转 换得 到一个确定的数字量 ，这就是操作人员凭借眼睛 、耳朵 等传 感器官得 到的清晰量 （ 或说精确量 ） ，但 这些量反 映到 人 的大脑 里 已经不是一个精确量而是一个模糊量 了。例如 ： 测量 到温度值 本来是一个精确量 了，但反 映在 人脑 里成为温 度高或低这样 的模糊量 了，从客观存在 的精确 量通过传 感器 官达到人 的大脑，这一过程 实际上是一个精确 量的模糊化过
中图分类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ３ ． ４
文献标 识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ２ — １ ３ ８ ８ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ ． ０ １ ６ ９ ． ０ ２
Ｐ Ｉ Ｄ调节 是经典的控制方法 ，它解决 了大量 的生产过程 的参数控制 问题 。但燃烧系统 是一个具有大惯性、纯滞后 、 分布参数非线性 的系统 ，Ｐ Ｉ Ｄ调节 以及双交叉 限幅 Ｐ Ｉ Ｄ控 制 在 燃 烧 系 统 中控 制 效 果 不 理想 、超 调 量 和 响 应 时 间 的矛 盾 不 能解决 、系统抗干扰 的能力 比较差 。在焙烧炉 的控制 中，采 用双交叉限幅控制和模糊控制 相结合的方法 ，选用西 门子 公 司的 Ｓ ７ — ４ ０ ０实现了双交叉限幅和模糊控制 ，控制精度 高， 反映快 ，得到 了比较好 的控制 效果 。
锅炉系统的神经模糊智能控制研究
锅炉系统的神经模糊智能控制研究发表时间:2010-3-9 作者：摘要：将神经网络与模糊集相结合形成一类新的智能信息处理方法，利用神经网络的并行运算能力来实现模糊规则的快速推理，并用学习算法在线调整规则。
通过在锅炉系统的仿真研究，证明了该系统的良好性能。
一、引言模糊控制系统具有鲁棒性强，结构简单，可处理模糊语义信息等特点，而神经网络适用于处理精确数据信息，并具有并行处理、自学习自适应等特点。
由于神经网络可并行存贮和处理大量的控制规则，实行规则的并行推理，节约推理时间，因此将神经网络与模糊集相结合形成一类新的智能信息处理方法[l]。
由于电锅炉越来越多的走进人们的生活，锅炉的温度控制具有一定的现实意义，文中通过对锅炉的温度控制研究神经模糊智能控制系统的良好性能。
二、神经模糊智能控制系统神经网络模糊智能控制系统[2] (NFCS—Neural network fuzzy control system)如图l所示。
NFCS利用神经网络的并行运算能力来实现模糊规则的快速推理，并用学习算法在线调整规则。
使其具有自学习、自适应能力。
神经网络的输入分别对应于输入误差和变化量的模糊集分区，输出为连续值，这样无需去逆模糊化处理。
三、神经网络模糊控制的训练数据预处理本文作者以实际锅炉为控制对象，作者对系统中温度的模糊数据做如下处理：设输入量取温度误差E和误差变化E c, 控制量为U，各量的Fuzzy模糊集选取为：3.1 Fuzzy集的选取温度误差压E={NB,NM,NZ,PM,PB}，温度误差变化E c={NB,NM,NZ,PM,PB}，其中各符号的意义对应如下：E＝E c{负大，负中，接近0，正中，正大｝选择控制变量的Fuzzy集为：控制量V={NB，NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，各符号的表示意义为：V=｛负大，负中，负小，接近0，正小，正中，正大｝3.2 论域的选取温度误差E和误差变化EC的论域如下：E=E c={-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5},控制量U的论域如下：V＝{-6，-5，-4，-3，-2，-l, O,l,2,3, 4, 5,6}3.3 Fuzzy 集中各语言变量赋值根据系统数据的规律对温度误差和误差变化量论域中语言变化采用离散形隶属函数。
模糊控制在锅炉过热系统中的应用
降负荷 或启停 时 ， 蒸汽流量 的变化与压 力 的变 化
是耦合 的， 即流 量增 大 ， 力 上升 ； 量 减少 ， 压 流 压
维普资讯
第１ ６卷
第 ２期
北 京石 油 化工 学 院学报
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｅ ｇＩ ｓｉ ｔ ｆ ｏ ｒ ａ ｏ ｉｎ ｎ ｔ ｕｅｏ Ｂ ｊ ｉ ｔ
Ｐｅ ｒ － ｈｅ ｉａ ｃ ｎｏ ｏｇ ｔ ｏ ｃ ｍ ｃ ｌＴｅ ｈ ｌ ｙ
Ｖｏ ．１ ＮＯ． １ ６ ２
计 的 固定 参 数 Ｐ Ｄ 串 级 控 制 难 以适 应 系 统 大 Ｉ
范围 的特性 时变 ， 对运 行 工况 的适 应性 很 差 ， 很 难 取得 满 意 的控 制效 果 。 笔 者提 出 了模糊 多模 型 控制 方法 。对 若 干
Ｃ 和 Ｃｚ 别 为 环 节 中工 质 的平 均 定压 ｐ 分 比热 和环节 出 口工质 的定 压 比热 ； 为工质流过 整个受 热管 的平 均时间 ； ａ 。称为动态 参数 ； 为金属 蓄热时 间常数 ； Ｖ和 分别 为环节容 积和环 节 内工质 的平
对 若 干 典 型 工 况 点 建 立 固定 模 型 ， 设 计 相 应 的 局 域 控 制 器 ， 而 用 Ｔ— ｓ模 糊 模 型 合 成 出 协 调 控 制 系 并 进 统 的 全 局 控 制 器 ， 决 了 多 模 型 切 换 过 程 中存 在 的 扰 动 问 题 。仿 真 结 果 验 证 了 该 方 法 的 有 效 性 。 解
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煤气平衡模糊控制技术探讨与应用
煤气平衡模糊控制技术探讨与应用煤气平衡模糊控制技术是一种先进的控制技术，它利用模糊数学的方法来实现对煤气平衡控制的精确控制。
煤气平衡是指热水炉燃烧时燃烧室内的氧气供应与燃料供应达到一个平衡状态，保证燃烧过程的正常进行。
煤气平衡控制技术的目的是确保热水炉的燃烧效率和稳定性，避免由于煤气不平衡导致的安全隐患。
在煤气平衡控制中，传统的PID控制器具有一定的局限性，很难实现对不确定因素的精确控制。
而煤气平衡模糊控制技术则能够有效地解决这一问题。
煤气平衡模糊控制技术采用模糊控制变量的思想，对热水炉的煤气平衡进行控制，并结合现代控制理论与技术，使得煤气平衡控制更加稳定、精确。
煤气平衡模糊控制技术的实现过程包括以下几个步骤：1. 初步建立模糊控制系统框架在进行煤气平衡模糊控制之前，需要先建立一个模糊控制系统框架，确定控制器的输入、输出和控制规则，以实现对煤气平衡的精确控制。
2. 设计煤气平衡模糊控制算法在确定了模糊控制系统框架后，需要设计煤气平衡模糊控制算法，以处理输入变量的模糊值，并根据控制规则进行推理和决策，从而得出最终的输出变量。
3. 进行算法模拟实验及参数优化在完成煤气平衡模糊控制算法设计之后，需要进行算法模拟实验及参数优化，以验证算法的有效性和优越性。
4. 实现煤气平衡模糊控制系统并进行实验验证最后，需要通过实现煤气平衡模糊控制系统并进行实验验证，以检验算法的实际应用效果和控制效果。
煤气平衡模糊控制技术的应用可以推广到各个领域，如电力工业、冶金工业、石油化工等。
它能够有效地提高热能利用率和资源利用效率，减少环境污染和能源浪费，为现代工业的可持续发展做出了贡献。
总之，煤气平衡模糊控制技术是一种使热水炉燃烧过程更加稳定、精确的控制技术。
它不仅可以提高煤气平衡控制的精度和稳定性，也可以促进现代工业的可持续发展。
在今后的实践中，我们应该更加深入地研究和掌握煤气平衡模糊控制技术，以应对工业发展的需要。
基于模糊控制算法的船用锅炉燃烧控制系统的研究的开题报告
基于模糊控制算法的船用锅炉燃烧控制系统的研究的开题报告一、研究背景和意义船舶作为重要的运输工具之一，其航行过程中需要保证锅炉正常运转以提供动力，而锅炉的燃烧控制系统是锅炉能否高效、稳定、安全地运行的关键。
传统的控制方法往往难以满足实际需求，因此需要研究一种更加精确、高效、稳定的控制算法，确保锅炉的运行符合安全要求，同时提高能源利用效率，保障航行的经济效益和生态效益。
二、研究内容和方法本研究将基于模糊控制算法，研究船用锅炉燃烧控制系统的优化。
具体研究内容包括以下几个方面：1. 锅炉燃烧过程的建模和分析，以确定控制系统的输入和输出变量。
2. 基于模糊控制理论，建立船用锅炉燃烧的模糊控制模型。
3. 设计模糊控制器，进行模拟实验，并对模拟实验的结果进行分析和优化，确定最佳的控制方案。
4. 通过实际船舶的测试，对模糊控制算法的适用性进行验证和测试，提高船用锅炉燃烧控制系统的效率和稳定性。
三、预期结果和贡献本研究的预期结果包括：1. 建立了一种基于模糊控制的船用锅炉燃烧控制模型，能够更加准确、高效地控制锅炉的燃烧过程，提高能源利用效率。
2. 通过模拟实验和实际测试，验证了模糊控制算法在船用锅炉燃烧控制系统中的有效性和可靠性，提高了锅炉运行的安全性和稳定性。
3. 本研究为实现船用锅炉燃烧控制系统的智能化和优化提供了一种新的思路和方法，具有一定的学术和应用价值。
四、研究进度安排1. 第一阶段（两个月）：完成文献调研和研究背景介绍，确定研究内容和方法。
2. 第二阶段（三个月）：建立船用锅炉燃烧控制模型、设计模糊控制器、进行模拟实验，并对实验结果进行分析和优化。
3. 第三阶段（两个月）：完成实际船舶测试，并对测试结果进行验证和分析，对模糊控制算法进行实际应用的检验。
4. 第四阶段（一个月）：完成论文撰写和总结，并准备相关论文与成果报告。
五、参考文献1. 魏梅, 卢俊伟. 船用锅炉燃烧控制系统设计[J]. 中国安全生产科学技术, 2016, 12(9): 33-37.2. 熊飞, 李小龙, 王富国. 基于模糊控制的燃气锅炉燃烧控制系统设计[J]. 河南科技大学学报(自然科学版), 2016, 37(2): 12-15.3. 刘淼, 于卉. 基于模糊控制的燃煤锅炉燃烧控制系统设计[J]. 科学技术与工程, 2018, 18(25): 174-178.。
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圈１ 燃料系统输入输出关系
给
瘁罩 ％，送喜宁
图２热负荷控制系统框图
对蒸汽压力的控制采用以炉膛温度为副控参 数，以蒸汽压力为主控参数的模糊串级控制．因为从 时间上看炉膛温度比蒸汽压力超前的多，且惯性 时间常数也较小．超前调节给煤量，可以克服系统过 渡过程时间长、超调量大、参数恢复缓慢、控制质量 较差等缺点，而且对于进人副回路的扰动（如送风、 引风、炉膛负压、给煤、煤种等等）具有较强的抗干扰
独立且有关联的控制系统，即热负荷控制系统（保持
汽压Ｐ），燃烧经济控制系统（保持最佳风／煤比），其 框图如图２．
※减 燃料量Ｍ
送风量矿
蒸汽压力 烟气氧量毗。．
引风量Ｓ
炉膛负压Ｂ～
能力．图２中ｓ，为给煤电机的转速，初始送风量％ 与Ｓ，成正比，以实现比值控制，作为送风量的粗 调，它将工作点调到最优工作点附近．当给煤量变化 时，送风量相应改变，炉膛温度发生变化，此时起动 模糊自寻优控制器，自动搜索最佳风煤比．
收稿日期：２００２—０９一ｌＯ 作者简介：于浩洋ｔ１９６８一），男，略尔滨理工大学硕士研究生
早在２０世纪８０年代，模糊控制技术在这方面 就有成功应用的范例目，到了９０年代，模糊控制技术 已被世人广泛接受“１．实践证明，模糊控制能够对时 变，非线性和复杂的被控对象进行较为有效的控 制．但随着应用的深入，常规模糊控制器的一些不足 逐渐暴露了出来”．因此本文针对这种情况及锅炉燃 烧的特殊性，设计出了一种模糊积分控制器，并应用
关键词：模糊控制；燃煤锅炉；燃烧系统；模糊积分控制器
中圈分类号：ＴＫ２２３ ７：ＴＰｌ３
文献标识码：Ａ
Ｆｕｚｚｙ—ｃｏｎｔｒｏｆ ｉｎ ｔｈｅ ＣｏｍｂｕｓｔｉＯｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｆ Ｂｕｒｎｊｎｇ ＣＯａ Ｊ Ｂｏｌｉｅｒ
ｙｕ ＨⅡｏ—ｙⅡｎｇ】， ＪＪⅣＧ ＪＦ口ｎ矿， ｓｏⅣＧ ＱｉＨｇ一忌“ｎ１，ｃＨＥⅣｓ＾“一ｓ＾ｅｎｇ ２
（１ ｃｏｍｐｕｔｅｒ＆Ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｌＩｅ留ｅ Ｈａｒｂｌｎ ｕｎｉｖ，ｓｄ Ｔｅｃｈ，Ｈａｒｂｉｎ １５００８０，ｃｈｊｎａ， ２ Ｈａｒｂｉｎ Ａｊｒｃｒａｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｃｏｍｐａｎｙ’Ｈａｒｂｉｎ １５００６０，ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ａｎ ｅｘａｃｔ ｍａｔｈ ｍｏｄｅｌ ｆｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏⅡ ｉｎ ｔｈｅ ｂｕｍｉｎｇ ｃｏａｌ ｂｏｉｌｅｒ ａⅡｄ ｉｔ ｉｓ ｈａｒｄ ｔｏ ｐｅｒｆｏｒｍ∞ｎｔｍｌ ｗｉｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ａｌｌ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｓ ａ ｆｕｚｚｙ—ｉｎｔｅｇｒａｔｅ ｃｏｎｔｒ０１ｌｅｒ惭ｔｈ ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ—ｌｏｇｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｔｂｅｒ０瑚， ｓｉｍｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｓｙｓ协ｎ 诵ｔｂ ｈｅａｔ—ｌｏａｄ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｓｅｒｉｅｌ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ａｄｏｐｔｓ
ｓｅｌ『一ｓｅａｆｃｈｉｎｇ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏＶｅｒ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｔｉｎｇ ｗｉｎｄ ｄｒｃｕｉｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｊｕｓｔ墒ｅｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｔｙ ｏｆ ｔｈｊｓ ｓｃｈｅｍｅ．
第８奄第１期
哈尔滨理工大学学报
２（１０３年２月ＪｏＵＲＮＡＬ ＨＡＲＢＩＮ ＵＮＩＶ．ＳＣＩ．＆ＴＥＣＨ．
ｖｏｌ ８№】
Ｆｅｂ，２００３．
文章编号·１００７—２６８３（２００３）０１—００２６—０４
模糊控制在燃煤锅炉燃烧系统中的应用研究
于浩洋‘， 景 方１， 宋清昆１， 陈树生２
【１哈尔滨理王大学计算机与控制学院．黑龙扛哈尔滨 １５００８０；２哈尔滨飞机制造公司，黑龙江哈尔滨１５００６０）
０６
０４
０２
Ｏ ０
６００ ｌ ２００ １ ８００ ２ ４００ ３ ０００ ３ ６００ ４ ２００ ｃ＾
图５加入干扰时的系统仿真曲线
￡，ｈ
图６现场运行曲线
７ 结语
仿真曲线表明。应用模糊积分控制器采用串级 模糊控制在响应时间、消除稳态误差和抗干扰能力 等方面的性能均优于常规的模糊控制器．它最人限 度地识别和利用控制系统所提供的信息，不断缩小 零域，使控制器依靠本身的控制规律适应系统的需 要，从而显著地改善模糊控制系统的控制准确度和稳 态性能，同时由于积分环节可以对稳态误差有效消 除，因此可以适当增大输入误差的量化因子，从而使 系统的响应速度加快；另外由于此自寻优控制的输 出是作为送风调节量的修正，因而，特别适用于煤种 多变的场合．
万方数据
第１期
¨ ＝！
于浩洋等：模糊控制在燃煤锅炉燃烧系统中的应用研究
２９
ｓｃｏＰＥ
本控制方案已在某厂的链条燃煤锅炉上试运 行，运行曲线如图６所示，运行效果良好ຫໍສະໝຸດ 普通模糊控制器二ｌ
。
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模糊积舟控％ ０器
以 图４系统仿真曲线
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１４
普通模糊控制器
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——
模糊； 受分控 制器
ｌｒ一■Ｉｌ＜Ⅸ
表１ 模糊自寻优控翻规则表
送风量、给水量、蒸汽流量以及各种使燃烧情况变 化的原因．它的主要扰动是燃料量的改变（称为内 扰）和蒸汽流量的变化（称为外扰）．
在燃料量改变时，忽略一些次要因素的影 响，锅炉的蒸汽压力对象的动态特性可近似为惯 性环节与积分环节的串联．因实际过程中，汽压对 象具有一定的传递滞后，于是得到燃煤锅炉燃烧 系统的数学模型为””：
摘要：针对燃煤锅炉燃烧过程复杂，难用准确的数学模型来描述以厦常规方法控制效果不理
想等问题，在分析常规模糊控制器的基础上，结合模糊逻辑控制理论，设计了一个模糊积分控制
嚣，并结合热负荷系统的串级模糊控制进行了仿真研究，同时在送风回路采用模糊自寻优控制．仿
真结果证实了该方案的可行性和模糊积分控制嚣的有效性．
３ 模糊积分控制器
在对常规模糊控制器的大量应用和研究中，人 们感到它仍有许多不足之处，其中最主要的就是系 统存在一定的偏差无法消除．其主要原因是常规的 模糊控制器在结构上有些简单，由于模糊论域的量 化等级是有限的，特别是在零域内，尽管有误差（误 差很小），系统也被认为处于稳定状态，于是控制输 出为零，即零域内的小偏差没有得到控制．再加上单 模糊控制器在参数的选取时，既要考虑当误差较大 时，控制系统的主要任务是消除误差，又要考虑当误 差较小时，控制系统的主要任务是减小超调量，使系 统尽快稳定下来．于是从控制的结果看，系统在稳态 时就有一定的小误差存在，即所谓的稳态误差．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｂｕｒｎｉｎｇ ｃｏａｌ ｂｏｉｌｅｆ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｍｚｚｙ—ｉｎｔｅｇｒａｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
１ 引言
目前，国内的许多燃煤锅炉都采用了计算机控 制技术”】．但由于锅炉的燃烧过程是一个具有强干 扰、非线性、时变，多变量的过程，很难用数学模型来 进行描述唑因此用常规的控制理论解决这种工业 过程的自动控制问题就遇到了障碍”．
都很小，因此可以把炉膛负压作为带送风前馈的单 回路控制系统处理．另外，图ｌ中的送风通道是
保证锅炉燃烧经济性的传统做法，即通过送风一氧
量矫正通道来维持最佳风煤比．实践证明，这种方法 由于受多种条件限制而效果不够理想”因此，不采
用这种方法，而是利用热效率与风煤比之间的峰值
特性，以炉膛温度为被控量，采用自寻优控制，自动 搜索最佳风煤比．因此把燃烧对象设计为两个相互
参考文献：
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【２１ 尹健麟．４ｌ叫Ｈ燃煤锅炉燃烧自动控制叨．中国仪器仪表．２００仉（３）．
ｆ３】聂汗平．工业燃烧链条锅炉的模糊控制川．工业仪表与自动化装置，２０００，（３） ｆ４】谢宝瑞．拂腾炉燃烧系统的数模及模糊控制策略的研究ｆＪ】热力发电，１９９７，（４） 【５１ ＫＯＦＦＭＡＮ ｓｔｅｐｈｅｎ Ｊ，ＦｕＬＬＭＥＲ Ｒ Ｒｅｅ Ｆｕｚｚｙ Ｌ０９１ｃ Ｇｏｎｔｒ０１ ｏｆ ａ Ｆ１ｕｊｄｌ髓ｄ ｂｅｄ ｃｏｍｂｌｌｓｔｏｒ【ｑ Ｔｈｅ Ａｍｅｎｃａｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｎｆｅｒ－
万方数据
２８
哈尔滨理工大学学报
输人误差，从而使小误差的论域被进一步缩小，进而 达到极大地消除系统稳态误差的作用．
表２模糊自寻优控制表
４风／煤比模糊自寻优控制算法
第８卷
自寻优模糊控制算法是以最高炉温为指标，寻 找最佳风／煤比．在每个采样周期测量炉温增量△ｒ， 根据△￡和上一周期寻优步长决定本次寻优步长．△ｒ 和△Ｌ分别是炉温增量和步长增量的模糊语言变 量，Ｋ，和Ｋ。分别为量化因子和比例因子．把Ａ了１ 和△Ｌ分为８个和６个模糊子集，即：
△丁＝｛ＮＢ，ＮＭ，ＮＳ，ＮＯ，ＰＯ，ＰＳ，ＰＭ，ＰＢ｝ △Ｌ＝ｆＮＢ，ＮＭ，ＮＳ，ＰＳ，ＰＭ，ＰＢ｝ △ｒ和△ＪＬ论域分别规定为１３和１２个等级．自寻优 的搜索过程可用下述人工经验描述．
如果上步步长增量△Ｌ一．为正小（ＰＳ）而温度的 增量为负大（ＮＢ），则下步步长增量为负大（ＮＢ）；如 果上步步长增量ＡＬ一，为正大（ＰＢ）而温度的增量为 负小（Ｎｓ），则下步步长增量为负小（Ｎｓ），‘等 等．控制规则表为表ｌ所示．应用模糊推理合成法 则，计算成自寻优控制表（如表２所示）．模糊白寻 优的起动条件为：
Ｇ㈣２器２面篙斋
即当负荷作微小扰动时．“保证不频繁改变送 风量．当满足如下条件时：
ｌ瓦一ｔ一。ｌ＞０ Ｉ正＋ｔ一正『＜Ｏ 表示已搜索到最佳工作点，停止寻优，此时的送风 量可保证经济性燃烧．