模糊控制在直流爐給水系統中的應用

王欲平　梁偉平　董麗靜

【摘 要】給水控制系統是一個非常復雜且多變量的對象，給水控制的品質好壞與否直接關乎機組的安全性和經濟性。雖然前人對于給水控制已做了大量的研究，整個給水控制系統相對已經比較完善，但先進的自動控制理念的出現，使得控制效果仍有可提升的空間。本文采用粒子群算法對600WM機組建模，在中間點溫度控制的基礎上，對給水控制的校正回路引入模糊控制的方法，與原來PID串級控制效果進行比較得出相關結論。

【關鍵詞】超臨界直流鍋爐；中間點溫度；模糊控制

0 引言

給水控制系統作為直流鍋爐控制系統中的一個非常重要子系統，關系著整個機組的安全、穩定運行。同時對提高機組效率與降低設備損耗有著重要的作用，積極研究直流鍋爐給水控制有著重要的意義。當常規控制無法得到滿意的控制效果，從而要想獲得精確的數學模型、使用先進的控制理念。

目前對中間點溫度的控制方案主要有兩種：一種是通過修正給水流量來控制；另一種是通過修正給煤量來控制[1]。修正給水量控制可以快速調節中間點溫度，使中間點溫度偏差保持在較小范圍內。對于數學模型比較明確，沒有外界參數干擾影響的系統來說，PID控制無疑有著很好的控制效果。然而在實際運行過程中， PID控制器對工況變化的響應速度就會受到影響，優勢也就無法得到充分的發揮了。模糊控制能克服這樣的缺點。

1 基于PSO建立給水模型

PSO 中，每個優化問題的潛在解都是搜索空間中的一只鳥，稱之為粒子。所有的粒子都有一個由被優化的函數決定的適值（ fitness value） ，每個粒子還有一個速度決定它們飛翔的方向和距離。然后粒子們就追隨當前的最優粒子在解空間中搜索[2]。

將被控對象傳遞函數帶入，得到擬合出的給水系統模型，如圖3所示：

2 模糊控制器實現

模糊推理系統的基本結構由四個重要部件組成見圖4：知識庫、推理機制、模糊化輸入接口與去模糊化輸出接口。知識庫又包含模糊IF-THEN規則庫和數據庫。規則庫（rule base）中的模糊規則定義和體現了與領域問題有關的專家經驗或知識，而數據庫中包含了與模糊控制規則以及模糊數據處理的有關各種參數，其中包括尺度變換參數、模糊空間參數分割和隸屬函數的選擇等[3]。

由文獻[4]可知三種不同工況下給水擾動給中間點溫度的關系：

3 優化仿真

如圖3我們將中間點溫度偏差修正給水流量的PID控制器，采用模糊控制器來加以改進。系統做定值階躍擾動，仿真時間為500s，仿真結果如圖8所示：

由仿真結果圖9可知，采用PID控制方法，中間點溫度的超調最明顯高于模糊控制，振蕩加劇，調節時間稍短，但釆用模糊控制方法的魯棒性明顯優于PID控制，曲線更加平緩。

【參考文獻】

[1]張秋生，梁華.超超臨界機組的兩種典型協調控制方案[J].中國電力，2011，44（10）：74-79.

[2]Kennedy J， Eberhart R. Particle swarm optimization [C]// Proceedings of the 4th IEEE International Conference on Neural Networks， Piscataway： IEEE Service Center， 1995：1942-1948.

[3]李國勇，楊麗娟.神經·模糊·預測控制及其MATLAB實現[M].電子工業出版社，2013.

[4]谷俊杰，秦達飛，曹曉威，王丕洲，李偉，陳順青.超臨界鍋爐中間點溫度增益切換控制方法[J].中國電機工程學報，2014，34（14）：2275-2280.

[責任編輯：湯靜]