基于粒子群优化算法的模糊控制在电厂过热汽温控制中的应用

摘要

在现代火电厂机组运行中，主汽温一直被作为一个非常重要的考核指标，它兼顾着机组安全性与经济性。主汽温系统具有较大的延迟、时变和非线性以及难以建立精确的数学模型等特性，很多研究人士采用了新型的智能控制策略取代传统的PID控制将其应用于主汽温控制中，并取得了良好的控制效果。其中模糊控制也较多的应用于控制系统中，本文在传统的模糊控制中加入了新的尝试，引入了变论域思想，变论域模糊PID控制器既克服了模糊控制输入输出论域不变化，控制精度不高的缺点，又兼具模糊控制器的结构简单和不依赖被控对象数学模型的优点。本文的主要研究内容如下:
　　首先介绍了主汽温对象的静态特性和动态特性，以及影响主汽温的几个主要因素和传统的控制主汽温的方法，分析各种因素扰动下主汽温随时间变化的动态关系，给出了主汽温系统的数学模型;接下来介绍了传统模糊控制的基本原理及特点，引出变论域模糊控制思想并介绍了其原理，其核心思想是通过伸缩因子来实时调整输入输出论域，据此设计了一种变论域模糊控制器。
　　最后，加入了粒子群优化算法，将其和变论域模糊PID控制器相结合，采用某300MW机组的过热汽温模型，用Matlab搭建仿真模块，编写了算法程序，通过对Kp、Ki、Kd、Ke、Kec等5个参数寻优，仿真得到阶跃响应曲线，结果表明，该控制系统缩短了调节时间，超调量很小，控制效果较好。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 主汽温的研究现状

1．3 模糊控制理论的创立与发展历史

1．3．1 变论域控制器

1．4 粒子群算法

1．5 本文研究的主要内容

参考文献

第二章 锅炉主汽温控制系统

2．1 主汽温对象的一般特性

2．1．1 主汽温对象的动态特性

2．1．2 主汽温的静态特性

2．2 主汽温控制方法

2．3 本章小结

参考文献

第三章 变论域模糊控制器

3．1 模糊控制的基本原理及隶属函数

3．2 模糊控制器的结构与设计

3．3 模糊控制器的特点

3．4 变论域模糊PID控制

3．4．1 模糊PID控制

3．4．2 变论域模糊控制

3．4．3 伸缩因子

3．4．5 变论域模糊PID控制器的设计

3．5 本章小结

参考文献

第四章 粒子群算法

4．1 粒子群算法基本原理

4．2 基本PSO算法设计原则

4．3 PSO算法流程

4．4 PSO算法参数的选择

4．5 改进的PSO算法

4．5．1 压缩因子法

4．5．2 离散PSO算法

4．5．3 杂交PSO算法

4．6 适应度函数的选择

4．7 仿真模型的建立

4．9 本章小结

参考文献

第五章 基于PSO算法的变论域模糊PID的主汽温控制仿真研究

5．1 PID控制器

5．2 基于PSO的变论域模糊PID控制器

5．3 主汽温系统的仿真

5．3 本章小结

参考文献

第六章 总结与展望

致谢

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