燃煤供暖锅炉自动控制系统的设计与研究

论文摘要

冬季供暖供热是衡量我国北方地区居民生活质量的重要指标,因此,以供热为主的供暖锅炉被广泛应用。然而由于我国目前供暖锅炉控制的自动化程度相对较低,锅炉系统的整体效率不高,造成了大量能源的浪费和大气的污染。由于锅炉系统存在的时变、非线性、不确定性等因素,使我们很难建立其精确的数学模型,因而采用基于数学模型的传统的PID等控制规律,将很难达到满意的控制效果。并且现在大部分的供暖锅炉没有独立的给料系统和计量系统,这给成本计算和原料量统计带来很大的不便。鉴于以上的原因,提出了设计燃煤供暖锅炉的控制系统的课题。近年来随着模糊集合理论与计算机技术的发展,模糊控制理论在各行各业得到了广泛的应用,基于模糊控制规律的锅炉计算机控制系统备受人们关注。为此,本文分析模糊控制技术,对供暖锅炉的计算机控制系统进行了研究和设计,并配合实验室已有的电磁振动给料系统完成对燃煤供暖锅炉的控制系统和给料计量系统的设计,主要内容如下：（1）对实验室已有设备电磁振动给料系统进行分析和研究。（2）对模糊控制理论进行了研究总结,论证了供暖锅炉模糊控制系统的可行性方案及其优越性。（3）对供暖锅炉的燃烧系统结构和运行机理进行了分析,建立了系统的模糊控制模型,分别对锅炉的燃烧系统的给煤、送风、引风系统进行了控制规律的设计。（4）使用仿真软件MATLAB7.1中的模糊控制工具箱，比较模糊-PID与传统PID的控制结果,运用AVR单片机ATMEGA128设计出锅炉自动控制系统的硬件并编制系统软件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的选题背景
• 1.2 给料系统目前发展概述
• 1.2.1 给料装置
• 1.2.2 计量装置分类
• 1.3 锅炉自动控制国内外现状及趋势
• 1.3.1 锅炉自动控制的国内外现状
• 1.3.2 传统PID控制与模糊控制的比较
• 1.3.3 锅炉自动控制的发展趋势
• 1.4 论文的主要研究工作
• 第2章 锅炉给煤计量系统
• 2.1 锅炉给煤计量系统综述
• 2.1.1 机械系统
• 2.1.2 控制系统
• 2.1.3 电磁振动定量给料系统的工作原理
• 2.2 机械系统组成
• 2.2.1 电磁振动给料机
• 2.2.2 固体流量计
• 2.3 控制系统组成
• 2.3.1 信号测量与放大
• 2.3.2 信号采集与处理
• 2.3.3 电磁振动给料机控制箱
• 第3章 锅炉燃烧控制系统分析
• 3.1 锅炉的概述
• 3.1.1 锅炉的分类
• 3.1.2 锅炉的基本结构
• 3.1.3 锅炉采暖系统特点及控制要求
• 3.2 锅炉燃烧控制系统概述
• 3.2.1 燃烧控制的基本任务
• 3.2.2 锅炉燃烧过程的动态特性
• 3.3 锅炉燃烧过程自动调节的基本方案
• 3.3.1 燃烧控制系统总体方案
• 3.3.2 母管调节系统
• 3.3.3 负荷控制系统
• 3.3.4 送风调节系统
• 3.3.5 引风调节系统
• 3.4 本章小结
• 第4章 锅炉控制系统设计
• 4.1 控制理论基础
• 4.1.1 模糊控制的基本原理
• 4.1.2 PID控制原理
• 4.1.3 模糊-PID复合控制
• 4.2 负荷控制系统的设计
• 4.3 送风调节系统的设计
• 4.4 引风调节系统的设计
• 第5章 仿真与系统实现
• 5.1 仿真工具介绍
• 5.2 SIMULINK构造的模糊自整定控制器模型
• 5.3 仿真
• 5.4 系统硬件设计
• 5.4.1 ATMEGA128单片机介绍
• 5.4.2 键盘和液晶屏显示电路
• 5.4.3 模拟量输入电路
• 5.4.4 控制量输出电路
• 5.5 系统软件设计
• 5.5.1 系统主程序流程图
• 5.5.2 锅炉点火启动子程序流程图
• 5.5.3 A/D采样子程序流程图
• 5.5.4 控制算法子程序流程图
• 5.5.5 软件完成的任务
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢