锅炉控制的智能优化算法研究

摘要

锅炉是重要的能源消耗和转换设备，广泛应用于机械、电力、化工、食品、造纸等行业，同时在工业生产领域和居民供暖生活中也发挥着至关重要的作用。随着科学技术的发展，锅炉的设备越来越复杂，对锅炉燃烧过程中的锅炉温度进行有效且安全地控制尤为重要，即将锅炉汽包水位控制在合适的范围。锅炉具有惯性大、延迟大、不稳定的非线性等特点，难以确定其精确的数学模型。目前在实际中应用的传统PID控制方式参数精度不高，整定不良，不能控制汽包压力，无法满足高精度控制要求，解决这些问题需要采用比PID更优良的控制技术。 本文以燃气锅炉的燃烧控制系统作为研究对象，首先介绍了锅炉汽包水位的系统特性，包括锅炉中的水循环动态分析和汽包水位的动态分析，水量变化对汽包水位的影响;其次介绍锅炉汽包水位的三种常用控制方案:单冲量、双冲量和三冲量，从中选择三冲量控制方案，并对单级三冲量和串级三冲量进行仿真对比分析。接着介绍模糊PID控制理论，之后在串级三冲量基础上加入模糊控制器，进行仿真分析控制性能。针对传统PID控制系统的不足，提出改进传统控制的思路方法，即在常规PID基础上采用智能轨迹引领方法得出了ITGC控制方法，能有效提高控制品质;最后在模糊控制基础上引入ITGC，综合二者的优势进行设计研究。最后运用MATLAB/SIMULINK软件进行模型搭建仿真并对仿真波形进行分析。经过波形对比可以发现:智能模糊ITGC控制器的控制性能优于ITGC控制器和传统PID控制器，能够更好地控制锅炉的汽包水位，并且可以有效减少工作人员的工作量。结果证明智能模糊ITGC控制器更适合应用于燃气锅炉燃烧系统中。