探究智能控制技術在小區(qū)供熱系統(tǒng)中的應用

隨著社會經濟的快速發(fā)展，人們的生活不斷發(fā)生改變，生活品質不斷提升。對小區(qū)供熱質量要求越來越高。供熱系統(tǒng)是個復雜的非線性系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)的控制方法，難以達到較好的效果。新興的智能控制技術在解決一些復雜系統(tǒng)的控制問題方面具有不可比擬的優(yōu)勢。將模糊控制技術應用于小區(qū)供熱的控制系統(tǒng)中，建立模糊控制模型，實現(xiàn)智能控制，為提高小區(qū)供熱效果和質量提供了新方法。

【關鍵詞】智能控制 模糊控制 供熱系統(tǒng)

隨著我國經濟社會的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的不斷加速，出現(xiàn)了大量的、集中的建筑群及生活小區(qū)。人們的生活水平的不斷提高和改善，取暖方式也發(fā)生改變，逐漸的由分散取暖方式（比如煙筒煤爐方式）轉變?yōu)榧泄岬哪Ｊ健＜泄徇@種供熱方式，在節(jié)能環(huán)保、降低運行成本的同時，還能提高供熱質量和效率，越來越被的眾多用戶（比如工廠、企業(yè)、生活小區(qū)）青睞，大力采用和推廣。但是為了降低成本，減少能耗，有必要研究新工藝、新技術，用以加強管理，改進技術，不斷提高供熱質量和效果，滿足廣大用戶的對供熱需求。新興的智能控制技術在解決一些復雜系統(tǒng)的控制問題方面具有不可比擬的優(yōu)勢，將智能控制技術應用于供熱系統(tǒng)中，可以為提高供熱系統(tǒng)效率提供新思路。

1 智能控制技術簡述

智能控制技術，是自動控制理論與人工智能結合的產物，在解決那些很難用傳統(tǒng)方法解決的復雜非線性系統(tǒng)的控制問題方面有突出優(yōu)勢。現(xiàn)在應用較多智能控制技術的有模糊邏輯、神經網絡、專家系統(tǒng)、遺傳算法等理論和自適應控制、自組織控制、自學習控制等技術。其中，模糊控制理論和神經網絡理論在智能控制中已有較多應用。

模糊技術誕生于20世紀60年代，發(fā)展速度飛快。英國倫敦大學教授E.H.Mamdani 于1974年首次將模糊控制理論應用于蒸汽機及鍋爐的控制，取得了優(yōu)于常規(guī)調節(jié)器的控制品質。隨后，歐美、日本等各國學者相繼將模糊技術成功應用在溫度、熱水裝置、壓力與液面、水泥窯生產過程與汽車速度等自動控制中。隨著時代發(fā)展技術進步，模糊技術應用越來越廣泛。

2 一種采用模糊控制技術的小區(qū)供熱控制系統(tǒng)

為了滿足廣大住戶的供熱需求（尤其是在冬季），小區(qū)供熱系統(tǒng)必須要保持一定的室內溫度，使人感覺溫暖舒適。這就對鍋爐房提出要求，能夠根據(jù)室外溫度的變化，不斷及時地調整運行參數(shù)，有效控制熱網出口、回水口的水溫。 智能控制在一定程度上能夠模仿了人的控制，采用智能控制的方法，針對控制對象建立智能化控制規(guī)則。根據(jù)智能化控制規(guī)則隨外界天氣溫度做出自檢測、自適應控制。例如，外界溫度降低時，鍋爐可以根據(jù)智能化控制規(guī)則提高出水溫度；外界溫度升高時，鍋爐可以根據(jù)智能化控制規(guī)則降低出水溫度，進而實現(xiàn)居民用戶的取暖溫度保持恒定。

鍋爐與供熱網負荷易受到外界諸如天氣、煤層、技術水平等因素影響，因此小區(qū)供熱系統(tǒng)實質上是一個復雜的非線性系統(tǒng)。可以將小區(qū)供熱系統(tǒng)分成兩個子系統(tǒng)：燃燒換能子系統(tǒng)和熱網負荷子系統(tǒng)，在動態(tài)平衡基礎上把小區(qū)供熱站大系統(tǒng)的控制變?yōu)閷蓚€子系統(tǒng)的分別控制。

應用模糊智能控制技術，針對小區(qū)供熱站的鍋爐雙子系統(tǒng)采用模糊控制器進行智能控制的方面的探究。

通過分析可以看出，小區(qū)供熱站的雙子系統(tǒng)中出、回水溫度的設定值比較關鍵，它們是用于連接兩個子系統(tǒng)的中間樞紐。采用模糊神經網絡預測模型預測出、回水溫度，作為模糊控制器的給定值，樣本數(shù)據(jù)以采集到的鍋爐系統(tǒng)運行較好的實驗數(shù)據(jù)為準，同時還要使用多氣象參數(shù)。

鍋爐的工作過程可以簡化為分為3個過程，分別是：燃料的燃燒過程、煙氣向水的傳熱過程和水的循環(huán)過程。這三個過程實際上是同時進行的。 鍋爐燃燒子系統(tǒng)工作過程機理錯綜復雜，具有較強的非線性、時變性和較大的隨機干擾性，利用傳統(tǒng)方式難以建立又精確又方便的模型進行控制。利用模糊控制系統(tǒng)的非線性控制特點，可以提供效的控制模型。模糊控制器（也稱為模糊邏輯控制器）是模糊控制的核心，實際上就是一個可被控制的模糊邏輯系統(tǒng)。

一般根據(jù)可將鍋爐工作過程，可將燃燒系統(tǒng)分為三個子系統(tǒng)，分別進行模糊控制，這三個系統(tǒng)不是孤立存在的，而是彼此關聯(lián)的。三個系統(tǒng)分別稱為給煤量調節(jié)子系統(tǒng)、送風量調節(jié)子系統(tǒng)和引風量調節(jié)子系統(tǒng)。因為給煤量調節(jié)子系統(tǒng)一方面要滿足供熱負荷要求，保證供熱的質量；另一方面還要做到節(jié)能、提高經濟效益。因此是燃燒控制系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。在設計模糊控制器時，維數(shù)越多，雖然控制精度越高，但不利于確定模糊規(guī)則和模糊決策。綜合考慮到二維控制器即可滿足較好的魯棒性和快速性和一般的精度要求，因此本系統(tǒng)使用二維模糊控制器。

為了使燃煤充分燃燒，盡量減小最少熱損失，送風調節(jié)子系統(tǒng)要通過調節(jié)送風量，保持適當風煤比的作用。因為給煤量信號較難控制，所以通常在實際中，用煙氣的含氧量替代給煤量信號加以控制。模糊控制器控制目的在于調整煙氣含氧量，使其位于最佳值，因為此時燃煤完全燃燒，熱損失最小。送風量調節(jié)子系統(tǒng)模糊控制原理其中，模糊控制器的輸入有兩個：E和EC，E是煙氣含氧量實際值與最佳值之間差值，EC是差值的變化率。輸出值經過鼓風機的頻率控制變換后成為了送風量B。

引風機能夠通過調節(jié)引風機頻率使爐膛負壓保持在最佳范圍內，以保證燃燒的穩(wěn)定。因為其控制過程與送風量調節(jié)子系統(tǒng)基本相同，可以采用相同的控制策略。

3 結語

采用模糊理論設計鍋爐燃燒系統(tǒng)的各調節(jié)子系統(tǒng)的模糊控制器，進而實現(xiàn)了模糊控制系統(tǒng)。采用智能控制技術的小區(qū)供熱系統(tǒng)，能夠較好的解決了供熱系統(tǒng)非線性、時變性和較大的隨機干擾性問題，對比傳統(tǒng)的控制方法，能夠達到較好的控制效果。通過進一步探索智能控制技術在供熱系統(tǒng)中的應用，有利于改進與完善現(xiàn)有技術，不斷提高供熱質量和效果。

參考文獻

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[2]畢海軍.基于模糊技術的小區(qū)供熱站運行參數(shù)預測及燃燒控制研究[D].青島：中國海洋大學（碩士學位論文），2004.

作者簡介

遲柯新，男，中共黨員。畢業(yè)于東北電力大學電氣工程及其自動化專業(yè)。現(xiàn)就職于雞西龍?zhí)乒嵊邢薰尽Ｖ饕芯糠较驗殡姎夤こ碳白詣踊?/p>

作者單位

雞西龍?zhí)乒嵊邢薰?黑龍江省雞西市 158100