锅炉汽包水位的智能控制研究

论文摘要

锅炉是多数工业过程中常用的热能动力设备,工业锅炉控制系统是复杂的控制系统。由于设备分散、管理不善或技术原因,使多数锅炉难以处于良好的工况,增加了锅炉的燃料消耗,降低了效率。为确保安全,稳定生产,对锅炉的自动控制十分重要,其中汽包水位是一个非常重要的被控变量。由于锅炉的水位调节过程具有非线性、不稳定性、时滞性等特点,对锅炉汽包水位的控制提出了更高的要求。本文以丰华热力公司的35t/h工业链条锅炉为背景,以MATLAB为仿真软件,详细分析了锅炉汽包水位系统和它的动态特性并给出了锅炉汽包水位控制系统的设计方案,同时还研究了锅炉汽包水位控制系统中智能控制算法的仿真。锅炉汽包水位控制系统的设计方案主要有三种,即单冲量、双冲量、三冲量:前两种方案有系统结构简单,成本低,不能有效的控制“虚假水位”现象等特点;与前两种方案相比,最后一种方案有系统结构复杂,成本高但能抑制“虚假水位”现象,控制效果好等特点。本文采用了三冲量汽包水位控制系统方案的基础上提出了智能控制算法,并较为系统地分析了PID控制、模糊控制和模糊神经网络算法基本原理、理论和实现,并且在串级三冲量汽包水位控制系统中做了三种控制算法的Simulink仿真,最后对以上三种控制算法做了比较。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 工业锅炉系统概述
• 1.2 智能控制算法的现状及研究
• 1.3 课题来源
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 锅炉汽包水位特性分析及控制方案
• 2.1 汽包水位系统介绍
• 2.2 汽包水位的动态特性分析
• 2.3 锅炉汽包水位的控制方案
• 2.3.1 单冲量控制系统
• 2.3.2 双冲量控制系统
• 2.3.3 三冲量控制系统
• 2.3.4 锅炉汽包水位控制方案的比较
• 第三章 锅炉汽包水位的控制算法研究
• 3.1 PID控制算法研究
• 3.1.1 模拟PID算法
• 3.1.2 数字PID算法
• 3.1.3 常用PID参数整定方法
• 3.1.4 串级PID控制
• 3.2 模糊控制算法研究
• 3.2.1 模糊控制器
• 3.2.2 模糊控制器的具体实现
• 3.3 模糊神经网络算法的概述
• 3.3.1 模糊神经网络的概述
• 3.3.2 模糊神经网络的结构
• 3.3.3 模糊神经网络的算法
• 3.3.4 模糊神经网络算法的实现
• 第四章 锅炉汽包水位控制算法的MATLAB仿真
• 4.1 仿真软件功能概述
• 4.2 汽包水位控制算法的仿真
• 4.2.1 汽包水位的单级和串级三冲量控制比较
• 4.2.2 汽包水位智能串级控制算法的仿真
• 4.2.3 控制算法的比较及结论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录 模糊调整控制表
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 攻读学位期间参与的科研项目