燃煤锅炉分布控制实现及其仿真平台开发

论文摘要

工业锅炉是我国主要的耗煤设备,也是我国主要的污染来源之一。在我国的工业锅炉当中,有相当大比例是层燃型的燃煤链条锅炉。链条锅炉数量多、面积广,但自动化水平较低,绝大多数的热效率不到70%,与发达国家有较大差距。本文的主要目的是在层燃式燃煤锅炉上实现输出概率密度函数(PDF)控制。为此,首先阐述了链条炉的结构、燃烧过程的特点和相关控制方法的研究现状,接着介绍了输出随机分布控制系统的相关理论,然后讨论了将这种方法引入链条锅炉的燃烧过程控制中的可行性。在此基础上,本文的主要工作有：(1)给出了基于RBFNN的输出分布控制系统的子空间快速建模方法,并以此模型为基础实现了输出分布控制系统的最优迭代学习控制。仿真结果表明建模和控制算法的可行性。(2)将迭代学习的思想引入到输出分布控制系统的建模当中,结合(1)的研究成果,提出了双闭环迭代学习建模控制算法,并针对迭代学习过程引入了自适应迭代学习率和迭代终止门限,仿真结果表明相关算法的有效性。(3)开发了一套链条锅炉的仿真控制平台,实现了对层燃锅炉的燃烧过程的动态模拟。并以燃烧过程的火焰形状为被控对象,以配风分布为控制输入,在此平台上验证了(2)设计的建模控制算法。综合仿真结果和仿真平台模拟,本文所得的输出随机分布控制系统的模型和相关控制算法,可应用于燃煤链条锅炉的配风优化控制,并能得到较好的控制效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 燃煤链条锅炉及其燃烧控制研究现状
• 1.2.1 层燃链条锅炉的基本结构
• 1.2.2 链条锅炉的燃烧控制
• 1.2.3 火焰的三维温度场
• 1.3 输出随机分布控制理论及其研究现状
• 1.3.1 输出随机分布控制概述
• 1.3.2 输出随机分布控制的建模方法
• 1.3.3 输出随机分布系统的控制方法
• 1.4 本文的主要研究内容
• 1.5 本文的结构安排
• 第二章 基于RBFNN的随机分布模型的建立与控制方法
• 2.1 引言
• 2.2 基于RBFNN的随机分布模型的建立
• 2.2.1 RBFNN简介
• 2.2.2 RBFNN逼近输出PDF
• 2.2.3 RBF随机分布控制模型
• 2.2.4 仿真
• 2.3 随机分布模型的迭代学习控制
• 2.3.1 迭代学习控制的基本原理
• 2.3.2 基于RBF模型的迭代学习控制
• 2.3.3 仿真
• 2.4 本章小结
• 第三章 双闭环迭代学习建模控制
• 3.1 引言
• 3.2 RBFNN的迭代更新方法
• 3.3 双闭环迭代学习建模控制
• 3.3.1 基本结构
• 3.3.2 系统可辨识性
• 3.3.3 自适应迭代学习率
• 3.3.4 仿真
• 3.4 本章小结
• 第四章 燃煤锅炉分布控制实现及其仿真平台的开发
• 4.1 引言
• 4.2 供热仿真培训平台介绍
• 4.2.1 基本结构
• 4.2.2 WinCC搭建仿真界面
• 4.3 仿真平台的改造
• 4.3.1 火焰模型的建立
• 4.3.2 火焰动画的改造
• 4.3.3 WinCC与Matlab的OPC通信
• 4.4 输出随机分布控制的实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 问题和展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件