模糊PID控制在主汽温控制系统中的应用

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1、2008年第l0期东北电力技术9^’’’’’’’’’、；研究i^¨模糊PID控制在主汽温控制系统中的应用^．¨2^与：_^_TheApplicationofFuzzyPIDControllingto应用-tII‘lItlI‘MainSteamTemperatureControlSystem李建军，姜东娇，马志杰(东北电力科学研究院有限公司，辽宁沈阳110006)摘要：分析了锅炉主汽温度控制系统的特点，提出采用模糊PID控制策略改善锅炉主汽温度的调节品质，并进行了论证。在此基础上设计了锅炉主汽温度模糊PID控制系统，在200MW

2、机组DCS改造中进行了现场调试，并与单纯PID控制方式进行了比较。关键词：锅炉主汽温度；模糊PID控制；调节品质[中图分类号]TP273．4；TK323[文献标识码]B[文章编号]1004—7913(2008)10—0009—03锅炉主汽温度是火力发电机组中需控制的主要略，会改善控制系统的运行品质。模糊控制作为智参数之一。锅炉主汽温度控制直接影响到机组的热能控制的典型代表，在工业过程控制中，尤其是在效率和设备的安全运行，因此汽温控制系统是机组工业炉、窑的控制中取得了不少成果。实践表明其的一个重要控制系统。现场应用表明，传统的P

3、ID具有较强的鲁棒性、拟人性、自适应性，特别适合策略往往难以满足汽温控制的要求。本文提出将模类似汽温较复杂控制系统，能对各种扰动作出快速糊PID算法用于汽温控制系统，以改善调节品质，反应，只是其稳态精度不高，虽然在理论上可以通并在老机组热控系统DCS改造中加以检验，取得过细分模糊子集达到改善稳态精度的目的，但是受了理想的效果。控制器容量和控制周期的限制，实际应用中并不能无限细分下去。而PID算法却弥补了模糊控制的不1控制方案论证足，具有较高的稳态精度。将二者结合起来控制主目前，锅炉主汽温度的控制大多采用双信号汽汽温度，充分发挥

4、两种控制方法的长处，就会取得温控制系统或汽温串级控制系统，甚至有些机组采较好的动态性能和满意的稳态精度。用单回路控制系统，控制策略为PID。有些系统在2控制系统设计此基础上增加了燃料量前馈、蒸汽流量前馈、相位补偿等手段，但效果均不佳。由于锅炉主汽温度反在大型锅炉中过热器管道较长，结构复杂，为馈控制回路中存在较长时间的延迟和较大的惯性，了改善控制品质，通常采用分段汽温控制，将整个负荷升降、煤种变化、送风量和引风量的改变、过过热器分成若干段，每段设置一个喷水减温器。以热器表面状态变化都可导致汽温特性的变化。此670t／h锅炉为例，

5、典型的设置是2个减温器分别外，燃烧器启停及分布变化和蒸汽吹灰过程也会对用来控制屏式过热器出口汽温和高温段出口汽温，汽温特性形成强烈的扰动。因此，主汽温控制系统其布置示意图如图1所示。是一大延迟、非线性、变参数、干扰因素众多的复图1中的I级喷水减温是为Ⅱ级喷水减温调节杂系统，仅仅采用传统的PID策略往往不能作到长期、稳定投入自动运行，必须采取有效措施对控制I级喷水减温II级喷水减温策略进行有针对性地改进。随着人工智能技术的不断发展，符合工程要求的智能控制在过程控制领域得到越来越广泛的应用，并且收到了令人满意的控制效果，将智能控制

6、职．的方法引入到锅炉主汽温度控制系统，开发主汽温图l减温系统示意图动态特性随锅炉工况变化时快速相适应的控制策10东北电力技术2008年第10期打基础，并非控制最终目标，对精度要求不高，但的隶属函数(根据实际情况，这里取为正三角函需要有一定的鲁棒性，能对各种扰动作出快速反数)。应，与Ⅱ级喷水匹配较好。模糊控制器可以较好地d．总结运行人员在控制过程中的实际经验，满足这些要求。确定控制规则(见表1)。根据L．A．Zaden的模Ⅱ级喷水减温器是用来保持Ⅲ段过热器出口温糊推理算法和以上数据求出模糊控制表(见表2)。度不变，过热器出口温度

7、作为汽温调节系统的最终离线完成以上工作后，将模糊控制表存入DCS调节目标，对动态特性和稳态精度都有较高要求，过程控制站，用于在线控制，根据实际情况，可以因而设计了模糊PID控制，其结构如图2所示。在线微调模糊控制表。在线运行时，模糊调节器首先将采集到的偏差e、偏差变化△e的实际值分别乘以各自的量化因子，求得E、EC，根据E和EC查模糊控制表，得出，乘以比例因子，求出控制变量“，(n)，一个控制周期结束，进入下一个控制周期。模糊调节与PID调节的切换由以下法则确定：IFlE(n)≥+1ITHEN图2II级减温控制原理“(n)=U

8、z(n)当干扰或其它原因造成主蒸汽温度偏离定值过表1模糊控制规则7；三j飓大时，模糊调节器的输出发挥作用，在尽可能小的7超调量和尽可能短的暂态过程中，使主蒸汽温度回6归到定值附近，当系统进入相对稳定状态后切人双聘豫晰孤信号串级PID调节器，以实现系统的无差调节，满船陟足系统在