鍋爐氣壓模糊控制器的設(shè)計(jì)與仿真

摘 要:模糊控制魯棒性強(qiáng)，適用于非線性時(shí)變及滯后系統(tǒng)，在不知道被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型條件下，可以得到理想的控制效果。

關(guān)鍵詞:模糊控制器;被控對(duì)象;鍋爐燃燒控制

中圖分類號(hào):TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1672-3198(2010)07-0288-01

鍋爐燃燒控制是火電廠最重要的過程控制。由于鍋爐燃燒是典型的多變量復(fù)雜系統(tǒng)，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，使得基于數(shù)學(xué)模型帶固定參數(shù)的常規(guī)PID控制方案難以獲得理想的控制效果，鍋爐燃燒控制也因此成為火電廠過程控制中的一大難題。

模糊控制的突出特點(diǎn)在于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不要求知道被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，只需要提供現(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)及操作數(shù)據(jù)，而且模糊控制器魯棒性強(qiáng)，適用于非線性時(shí)變及滯后系統(tǒng)。因此將模糊控制方案引入鍋爐燃燒控制應(yīng)能取得有效的結(jié)果。鍋爐燃燒控制中主氣壓力Pm與一次風(fēng)擋板開度vr的關(guān)系是

Pm402100s2+210s+1Vr(1)

1 設(shè)計(jì)模糊控制器

模糊控制器采用以鍋爐氣壓變化和氣壓變化率為輸入變量，以一次風(fēng)擋板開度為輸出變量的雙輸入單輸出結(jié)構(gòu)。它們的模糊集和論域定義如下:

偏差E，偏差變化率Ec，控制量U的模糊集均為{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，模糊控制規(guī)則如表1，隸屬度函數(shù)如圖1。

表1 控制規(guī)則表

E

Ec

NBNMNS0PSPMPB

NBPSPSPSPSPMPBPB

NMNSPSPSPSPMPMPB

NSNMNS00PSPMPM

0NBNMNS0PSPMPM

PSNBNMNS00PSPM

PMNBNBNMNSNSPSPS

PBNBNBNMNSNSNSNS

圖1 隸屬度函數(shù)

2 仿真

Matlab中的Simulink環(huán)境可以直觀明了地觀察所設(shè)計(jì)的模糊系統(tǒng)是否符合需要，也可以幫助分析和解決問題，指導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、修改以及完善。

火電廠的鍋爐燃燒控制仿真方框圖如下:

圖2 模糊控制系統(tǒng)Simulink仿真模型圖

其中引入Ke和Kec分別對(duì)誤差信號(hào)及其變化率進(jìn)行規(guī)范處理，使得其值域范圍與模糊變量的論域吻合，然后對(duì)這兩個(gè)信號(hào)模糊化后得出的信號(hào)進(jìn)行模糊推理，并將得出的模糊量解模糊，得出精確變量，通過規(guī)范化增益Ku后就可以得到控制信號(hào)。設(shè)定Ke=2.3，Kec=0.001，Ku=0.18。

圖3 模糊控制系統(tǒng)仿真圖

給系統(tǒng)加上擾動(dòng)

圖4 模糊控制系統(tǒng)加擾動(dòng)后的模型圖

圖5 模糊控制系統(tǒng)加擾動(dòng)后的仿真圖

3 結(jié)果分析

(1)模糊控制系統(tǒng)具有良好的性能。

(2)系統(tǒng)在受到定值擾動(dòng)時(shí)候，調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量都較小。

參考文獻(xiàn)

[1]李德毅.知識(shí)表示中的不確定性[J].中國工程科學(xué)，2000，2(10):73-79.

[2]諸靜等.模糊控制原理和應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1995.