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工业锅炉燃烧系统是嘛

发布时间:2021-07-14 03:06:16 阅读: 来源:破碎锤厂家

工业锅炉燃烧系统

不同种类、不同品牌 摘 要:针对一般预测函数控制中模型失配的情况,提出了用模糊推理对控制量进行补偿的解决方案。并将基于模糊补偿的预测函数控制应用于链条锅炉燃烧控制系统,通过系统仿真,结果表明这种控制器具有较强的鲁棒性、适应性和较高的控制精度。

关键词:模糊推理;预测函数控制;锅炉控制;连续系统仿真

0 前言

工业锅炉是工业生产中普遍使用的动力设备,是能源转换的重要设备之一。工业锅炉的燃烧控制直接与节能有关,因而是锅炉控制系统的关键,对安全经济运行具有十分重要的意义。

预测函数控制(Predictive Functional Control简称PFC)方法是基于预测控制原理控制研究中发展起来的一种新型的预测控制算法[1]。单纯采用预测模型进行过程输出值的预测只是一种理想的方式,因为实际过程中存在非线性、时变以及干扰等因素,基于预测模型得到的输出预测值不可能与实际完全相符,当模型失配严重时,甚至可能从根本上破坏控制的稳定性。为了更好地提高预测函数控制的鲁棒性,文中尝试用模糊推理的方式对误差进行补偿,即 控制量为预测函数控制量与模糊补偿量之和,其控制结构如图1所示。把该算法应用于锅炉燃烧控制系统设计中,通过仿真,说明该算法是有效的。1 工业锅炉燃烧系统及其控制

工业锅炉的燃烧过程是一个具有强干扰的非线性、时变多变量过程,可以分为蒸汽压力、烟气含氧量及炉膛负压3个回路。

蒸汽压力通常要求稳定在一个设定值附近,所以选择汽压为被控量,控制量是控制锻条速度的滑差电机转速,为克服负荷变化对蒸汽压力的影响,引入平均蒸汽流量作为前馈信号。由于在燃烧过程中受煤质的影响,时延较大且有时变,为此,适当选取了控制间隔等项。

送风与引风对于锅炉的燃烧是至关重要的。送风、引风与给煤配合很好,才将推板向外侧调剂能达到最佳燃烧和提高锅炉热效率的目的。送风回路以烟气含氧量作被控量,送风挡板开度作控制量。引风回其实这类材料早在2010年已被公安部消防局明令制止路以炉膛负压作被控量,引风挡板开度为控制量。为克服给煤量的变化对烟气含氧量的影响,引入蒸汽压力控制量作为送风通道的前馈信号。为使煤能够安全燃烧,要求烟气含氧量与负压保持在一个适当值附近,通常要求含氧量较低,负压为微负压。

链条炉燃烧系统是一个复杂的3输入、3输出对象,输出量有:锅炉出口蒸汽压力PM、烟气含氧量O2%、炉膛负压ST;输入量有:给煤量M、送风量V、引风量S,而且各量之间存在着关联。对实际对象进行深入研究后不难发现,炉膛负压主要受送风和引风的影响,而其他各量对它的影响都很小,因而可以把炉膛负压作为带送风前馈的单回路控制系统处理。这样,链条炉燃烧系统就简化为2×2对象,如图2所示。2 预测函数控制

预测函数控制(PFC)具有一般预测控制的3大特点:预测模型、滚动优化、反馈校正,而它与其他预测控制算法的最大区别是注重控制量的结构形式,认为控制量与一组相应于过程特性和跟踪设定值的函数有关。因此每一时刻计算的控制量等于一组事先选定的函数线性组合而成,这些函数称为基函数。用这些基函数的已知过程响应,通过对目标函数进行优化计算得到各基函数的权系数而求出相应的控制量。

为了算法实现的方便,PFC的预测过程模型采用离散状态方程形式的参数模型。

控制量被当作是基函数的线性组合,基函数的 选择与过程的特性和跟踪设定值有关。其中:u(k+i)为在k+i时刻的控制量;

fn(i)为第i个采样周期时基函数的取值;

N为基函数的个数;

P为预测优化时域长度;

μn为线性组合系数,需优化计算。

为防止出现控制量剧烈变化和超调等现象,需引入一条在预测时域内的指数曲线作为参考轨迹。

预测函数控制的优化目标函数是使得在选定的预测时域的拟合点上,预测过程输出与参考轨迹值差值的平方和最小。3 模糊补偿

设e(k)和ec(k)为k采样时刻过程输出的偏差和偏差变化率,过程存在d步纯时延,则模糊补偿控制量由e(k+d)和ec(k+d)确定。e(k+d)和ec(k+d)可由预测模型和参考轨迹算出。

从摹拟到自主翻新总过不服庸的发展进程两个输入模糊变量和输出控制补偿量Δu的隶属函数形状均为三角形。采用不均匀分布有助于提高系统的控制精度,共有7个模糊子集:PB,PM,PS,ZE,NS,NM,NB。通过重心法解模糊可求出Δu,将求出的模糊补偿控制量与预测函数控制量相加即为过程输入控制量。4 基于模糊补偿的预测函数控制器实现

采用递推时变遗忘因子的

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