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guandang.net/ 新型模糊PID复合控制在锅炉汽包水位控制中的应用 本文档下载自文档下载网,内容可能不完整,您可以点击以下网址继续阅读或下载: http://doc.guandang.net/b2c48718ccc77c9c122c35fa8.html 汽包水位是锅炉安全、稳定运行的重要指标.该文采用一种模糊PID复合控制器的设计方法,通过PID线性控制器和模糊控制器并行结合,在偏离工作点较远的区域以模糊控制为主,工作点附近则主要使用PID线性控制,为保证两者的平稳过渡,采用模糊推理完成 切换 (模糊切换),仿真结果表明该控制器实现了PID控制器和模糊PID控制器的优势互补和控制性能的明显改进. 自动控制系统与装置A t ma i Co to Sy t ms&

E i me t u o t n r I se c qup ns 《气自化

2 1第3卷第1 电动/ l年3O期 新型模糊 P复合控制 I D在锅炉汽包水位控制中的应用徐毅华 (州石化职业技术学院.肃兰甘摘 兰州 )

30 0 要:汽包水位是锅炉安全、定运行的重要指标.该文采用一种模糊 PD复合控制器的没计方法,过PD线性控制器和模糊控稳 I通I制器并行结合,在偏离工作点较远的区域以模糊控制为主,作点附近则主要使用 PD线性控制,保证两者的平稳过渡,工 I为采用模糊推理完成 换 模糊切换 )仿真结果表明该控制器实现了 PD控制器和模糊 PD控制器的优势互补和控制性能的切 (, I I明显改进. 关键词:汽包水位 模糊 PD I [中图分类号]T 23[ P7文献标识码]A[文章编号] 10―8

6 2

1 )

1 0

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0 l a i n o w u z - Hy r n r l n Dr m a e e e n r l fBo lr pi t fNe F z y PI c o D b i Co t u W t rL v l d o i Co to i s o eXu Yi a hu ( a zo e ohm cl o eeo eh o g, a zo a s

3 0

0 C ia L nh uP t ce i lg Tcn l y L nh uG nu7

0 6, hn ) r aC l f oAb t a t:Dr sr c um tr lv li n ihttp://doc.guandang.net/b2c48718ccc77c9c122c35fa8.html ora tide o e u e t aey a d sa e o r to o ol r. A e d sg eh d o u z nd PI wae e e sa mp tn n x t ns r he s f t n tbl pea in fr b ie s n w e i n m t o ffz y a D b d c nr l ri rp s d b t i n e a v n a e f oh f zy a d P D c n r l a d t er mu u lc mp n ain y r o tol sp o o e y u i z g t d a t g so t u z n I o tos n h i i e li h b t a o e s t .T i meh d o hs to c m bne u z nd PI c nr l n paa lla d s oh c n r ld rn wic n s g a a e d y e e ut h ha g sn u z o i sf zy a D o tos i r le n mo t o to u i g s thig i u r nte b x c i t e c n e u i g f zy ng if r n e Si ai n r s t r v h tt e hy rd c nr le a e trc nr lp ro m a et a D o r l ra u z o r l r n e e c . multo e ulsp o e t a h b o to lrh s b te o to e r nc h n PI c ntol nd f zy c ntol . i f e eKe ywo ds: r m trlve f z D r d a wae e l uzy PI 刖罱模糊 PD控制 I常规 PD控制只能利用一组固定参数进行在线控制,些参 I这数不能兼顾动态性能和静态性能、计值和抑制扰动之间的协设 ://doc.guandang.net/b2c48718ccc77c9c122c35fa8.htmlpar汽包水位是锅炉给水系统安全、定运行的主要指标之一.稳 汽包水位过高会造成汽空间缩小,会引起蒸汽带水,响汽水 将影分离效果使蒸汽品质恶化,致在过热器管内产生盐垢沉积, 以使管子过热,属强度降低而发生爆破;

水时蒸汽大量带水,会 金满将引起管道和汽轮机内产生严重的水冲击,成设备的损坏.水位 造调.为此,制系统引入模糊控制,控在常规 PD控制器初值的基 I础上通过对其参数进行在线修改,以满足不同误差和误差变化率对控制参数的不同要求,可使被控对象有良好的动、静态性能.模糊 PD控制结构是一类被广泛应用的 PD控制器,控制 I I该 过低会造成锅炉水循环的破坏,使水冷壁管超温过热;

重缺水严时,易使水全部汽化烧坏锅炉甚至爆炸,容造成更严重的设备损坏事故….因此加强对水位的监视和调整至关重要.这就要求 汽包水位在一定范围内,应各种工况的运行.适 由于汽包水位受给水压力和蒸汽压力等外界因素干扰现象严重,态特征强,有大滞后、变量、耦合及非线性等特性,动又多强 使得传统的 PD控制器难以收到良好的控制效果.模糊控制 的I器~改传统 PD控制器固定参数、、的控制策略,出了 I 提可以跟踪误差信号等动态改变 PD控制器参数的方法, I达到改善控制效果,扩大应用范围的目的.由模糊逻辑整定 PD控制器的表达式为 I r ( )= (一1 k ) () k 特点是在偏离工作点较远的区域可明显改善控制的动态性能,并且对控制对象特性的变化比 PD线性控制器具有更强的鲁棒 I ) K

(一)()KK(: ik

1 k k【k k―I

7 ( ) ) dk A ()

1 性.由于模糊控制器本质上属于非线性控制方法,缺乏通用的系统化设计方法,制器的稳定性难以保证,制精度不够高,控控并且在工作点附近容易产生极限振荡.实际应用中,糊控制器的模设计和参数整定往往过于依赖现场操作经验和试凑法.本文基于 PD线性控制器和模糊控制器的上述特点,出一种模糊 PD I提I其中:校正速度量,校http://doc.guandang.net/b2c48718ccc77c9c122c35fa8.html正次数增加,们k, k, k为随它的值减小.由整定公式可以看出,一步的控制器参数可以由当下前控制器参数与模糊推理得出的控制器参数增量的加权和构成. 这样,以按下式 ( )算控制量可 2计k k kek K()>

ei k () i= 0一 复合控制器控制锅炉汽包水位的新方法.收稿日期:2

1 .6

1 000.8 () ek k[ ( )一e一1] ( ) ()

2 式()不是 PD控制器积分项的全部,常应该乘以采样 2并 I正Elc r aI t ma i

3 e ti o t c Au on

5 [此处图片未下载成功] 《气自化

2 1第 3第1 电动 ) 1年 3卷期

0 自动控制系统与装置A t ma i Co t l y t ms&

E up u o t n r se c oS q i me 周期,里为 r简单起见,其含于变量 K (中,式同样对这将 )上k 表1 模糊控制规则表 (进行了相应处理.由于计算'

()较困难,以引入状 d ) ei所i一= 态变量 ( )= ().这样可以推导出状态方程为(

1 k e ) ()

3 这时, ( )式 2中控制量可以改写为 )= ( e七K七()ek一e k ) k[( ) (一1]复合模糊 PD控制器的典型结构如图 1示. I所()

4 模糊 P D控制锅炉汽包水位 I 图 1复合模糊 PD控制器控制框图 I 确定模糊控制器的结构也就是确定模糊控制器的输入变量和输出变量 (即控制量 )基于对系统的分析,用偏差 E和偏差,采 变化率 E c作为模糊控制器的输入,糊控制器输出为、模K Ka、. 对偏差 E、http://doc.guandang.net/b2c48718ccc77c9c122c35fa8.html差变化率 E偏 c和 K 分别定义了 7个模糊 K、 子集,应的模糊集和沦域定义如下:相、 、 K、、的模糊子集均为: N负大 ) N负和 B(、 M( 中)(小 ) Z零)P (、负、 (、 S正小 ) P正中 ) P (大);

、M(、曰正 E、 C和的沦域均为:一, 2一10

12 3;

E 3一,,

,,

,的沦域为:一.5一 .,

0 1,

0 1,.,.5

0 4,

0 3一.50,.5

0 30 4;

的论域为:一.6一 .4,

0 0,,

.

20 0,.6.

0 0,

0 0一.2

0 00,.4

0 0 模糊切换方法设计用于完成模糊 PD和线性常规 PD平稳切换的模糊推理规 I I则为:I e r r i E nd a e i AE F ru s S a rt sS THEN o t ut i up s 隶属度函数在模糊子集 N B处选择 Z型函数 z f在模糊子集 m, B处选择 s型函数 s f其余均采用三角形对称的全交迭函数. m,基于 I N CT E ( )( ( )则的模糊蕴含 FE A D E H N K )规 关系,据实际的操作经验,得到模糊控制规则,立模糊控制根建规则表,表 1表

2、 3所示.如、表 o t u i E u p t s U 规则中: U为线性常规 PD的控制输出;

,为模糊 PD的IUI控制输出;

E和SE分别为模糊变量 E和 A的模糊切换隶属 S A E函数. 本文选用 M tb模糊逻辑工具箱设计模糊控制器,进行 aa l并模糊控制仿真.在Maa t b 中运行 F Z Y命令,开模糊逻辑编 l UZ打辑窗| FSE ir建立双输入三输出的模糊系统, J I do, t模糊推理选用 Ma dn推理方法,模糊化则选用重心法 (e t i) m ai去cnr d.接着进 o 根据给出的模糊控制规则,对时刻的清晰输入量 e k和() (按隶属函数http://doc.guandang.net/b2c48718ccc77c9c122c35fa8.html进行模糊化,用代数积求出前提部分强度 e )采P(() s ( ek ) Iz―, D= e后)AA(), r=j m, k刻的模糊 x则时 PD复合控制器的控制输出为 IU )= ( .f ( ) F U ( / k I Z ) x ()

5 入隶属度函数编辑器 Me b r i u co dt m es pFn tnE i r窗口, h i o选用三角形函数 tm、 r fZ型函数 z f S型函数 s f i m和 m建立相应的 E、 C、 E和、 K,隶属、 I 度函数,然后在 R l d o窗口中输入上述

4 u sE i r e t

9 条控制规则.建立好模糊推理系统后,名为 et输出到工作取 t s区,可供仿真时调用.3 Elcr a tm ain

6 e ti fAuo c t o (转第 4下 0页 ) [此处图片未下载成功] 《气自化

2 1第3卷第1 电动

1 1年30期 自动控制系统与装置Auo ai nr l y t m s&

E up e t m t Co t se c o S q im 除具有组态王

65 .3所具备的功能外,具有以下特点: 1以驱还 () 自动化程度高,全满足其控制要求,站运行平稳,方面性能完各各都得到厂方的好评.参社,05,1

2 0 1. 动的方式支持贝加莱所有的产品;

2支持冗余服务器、余()冗CU、 P冗余网络;

3 ( )支持自动上载 P C中的变量;

4 C ( )支持结构体和数组变量类型.为过程控制和现场监控开发的监控系统软件.在组态时充分利用其强大的上下位全集成功能,大节约了开发时问并增强大 考文献[]齐蓉, 1肖维荣 .可编程计算机控制器技术[ .京: M]北电子工业出版[] 2王平,昊飞,谢肖琼,向敏 .业以太网技术[ .京.工M]北科学出版社

20 0 7. 了系统的透明访问度.http://doc.guandang.net/b2c48718ccc77c9c122c35fa8.html在利用上位工具组 态王实现主要功能如 下,I ( )监视功能:全面实时显示各工艺参数值和各设备当前状态,以及故障报警、报表等.( )调节功能: 2对各调节阀进行手/自动调节以及对工艺参数的设定等功能. []刚,世和 .于CN总线的污水处理现场控制系统[]实用测试 3谯熊基 A J.技术,0

2 5 3:2~

4 20 . ( )

4 4 [] 4郑兴灿,城市污水处理技术决策与典型案例[ . M]北京:中国建筑工业出版社,0

7 20. 主控界面的组态由于系统设备较多,需要将系统流程及设备操作界面分别呈现在多张画面内.画面问的切换使用组态王内部按钮的鼠标动作来实现. [] 5商建锋,马承先. C P C在水电站计算机监控系统中的应用[]电气应 J.用,

0 82 (4)7~

3 20,7 2:1

7 . [] 6郭晋,易继锴,双叶.陈基于 C N现场总线的分布式楼宇控制系统 A[]仪器仪表学报,0

12 4:5

3 8 J. 20,2( ) 37~

5 . [] 7陶亦亦. C P C在注塑机控制系统中的应用[]电气传动自动化,04, J.

202 (:5~

8 6 2)4 4. 结束语该系统针对污水处理自动控制系统,用工业以太网和采 C N纵向集成的技术,要介绍了 C N总线的实现,线与工业 A主 A总 以太网之间的协议转换.充分利用贝加莱 P C编程灵活, C可靠性高与 C N总线充分结合,以太网进一步延伸到工业现场级, A将使控制系统结构具有最大的开放性、互操作性和实时性.在完全 达到技术要求的基础之上,以后的扩展和升级留下足够的空为间,系统已经应用于兰州某县污水处理厂,能完善、行稳定、功运 【作者简介】王树东,16一)汉,东青岛人, (95男,山教授,主要从事计算机自动控制技术、能检测技术的教学与应用研究工作.智 孟静静, (9 3一),,

东潍坊人,士研究生,业:制理论与控制工程, 18女汉山硕专控研究方向:能控制与现场总线.智0&

#168;

0 http://doc.guandang.net/b2c48718ccc77c9c122c35fa8.html

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0 00 0c 0c

0 0 (上接第

3 6页)仿真分析为验证此控制方案的效果, M t b进行仿真,献[]用aa l文 4指出:在蒸汽流量扰动下,汽包水位调节对象的传递函数表示为: =

5 K= .、=2 1量化因子七=0

6 k

0 3七04.、 O

1 输入信号设置为幅值为 1的阶跃输入.汽包水位模糊自整定PD控制系统与常规 PD控制系统的动态响应曲线如图 2所示. I I () fS= ) 结论 提出一种新型模糊 PD复合控制方法在锅炉汽包水位控制 I中的应用,工作点附近则主要使用 PD线性控制,在 I同时,了为保证两者的平稳过渡,采用模糊推理完成模糊切换.从系统仿真曲线可以看出,汽包水位模糊 PD复合控制方式取得了比传 I统PD控制方式更好的控制效果, I其控制速度快、调量小、超稳定性好. 参()

5 5. 3: 6~

9 考文献[]高俊 .炉汽包水位模糊控制的应用研究[]自动化仪表,

0 3

2 1锅J. 20,4 []鄢波, 2丁维明,魏海坤.工业锅炉汽包水位模糊自适应 PD控制系统 I【]发电设备,

0 6 4:

7 2

9 j.

2 0, 26~

7 . []栗海滨, 3时广礼.新型模糊 PD复合控制器设计及应用[]控制系 I J. 图 2三种控制器控制下阶跃变化的闭环响应统,

023 4 .

2 0,9―

2 [ 4]李志辉,罗平.S S ridw统计分析教http://doc.guandang.net/b2c48718ccc77c9c122c35fa8.html程[ . P Sf wn o s o M]北京:电子工业出 其中,为蒸汽流量的时问常数,为蒸汽流量放大倍数, 、 版社,

03 20 . 为时间常数.本文中 K 2时间常数 T= 0,:l,.=,

4 s s【作者简介】徐毅华( 90一,江苏省江阴市人,师,

16 )女,讲专业:过程自动化. = . 0s 仿真研究时,统PD控制的参数设置为:=4

5 K=传I.、i 1K=2 1模糊 PD控制中的 PD参数的初值同样设置为: .、a .;

I I Elcr a t ma in e ti I c Auo t o [此处图片未下载成功] 文档下载网是专业的免费文档搜索与下载网站,提供行业资料,考试资料,教学课件,学术论文,技术资料,研究报告,工作范文,资格考试,word文档,专业文献,应用文书,行业论文等文档搜索与文档下载,是您文档写作和查找参考资料的必备网站. 文档下载 https://doc.guandang.com/ 亿万文档资料,等你来下载 ................