船用燃油锅炉燃烧控制系统的研究

摘要

油轮作为一种特殊的运输工具,具有许多其他船舶所没有的独特要求的机械设备和系统,燃油锅炉就是其中之一。在油轮上燃油锅炉要确保货油和燃油加热、驱动货油泵等功能的实现。因此,对锅炉燃烧自动控制的研究就显得非常重要。
　　本文在对现有船用燃油锅炉燃烧控制方案的比较和分析的基础上,根据船用锅炉燃烧控制的要求设计了PID神经元网络控制系统。并通过一定的计算机仿真加以验证。本文根据船舶锅炉的工作原理,通过机理建摸的方法,建立了汽压调节对象和水位调节对象的数学模型。并且运用MATLAB仿真软件,对汽压调节对象和水位调节对象,在不同负荷条件和不同控制方式下进行仿真,经过比较验证了PIDNN控制算法的优越性。
　　本文设计的PID神经元网络控制系统中,采用国产MCGS组态软件作为界面显示软件。由于受MCGS组态软件系统本身的限制,本系统的PIDNN控制算法采用开发第三方功能构件的方法,使用VB语言编写算法处理程序,生成包含MCGS接口的PIDNN策略模块,供MCGS进行策略调用。系统的硬件由三部分构成,包括工控机、控制对象和远程I/O。现场设备通过以太网远程I/O挂接到以太网上。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题的研究及意义

1.2 本文的主要研究内容

1.3 本论文的结构

第2章 船用燃油锅炉工作流程及自动化控制介绍

2.1 船用燃油锅炉的工作流程简介

2.2 燃油锅炉基本组成部分

2.3 锅炉的工作过程

2.3.1 燃烧过程

2.3.2 烟气向水的传热过程

2.3.3 水的汽化过程

2.4 锅炉自动控制系统简述

2.5 锅炉热工参数检测

2.5.1 锅炉生产的温度测量

2.5.2 锅炉生产的压力测量

2.5.3 锅炉生产的流量检测

2.5.4 烟气成分测量

第3章 锅炉燃烧控制模型的建立

3.1 锅炉燃烧控制的主要任务

3.2 燃料空气含氧量系统的动态特性分析

3.3 锅炉燃烧控制系统的设计思路

3.3.1 燃料量改变时蒸汽压力变化的动态特性

3.3.2 给水量(u_g)改变时蒸汽压力变化的动态特性

3.4 锅炉蒸汽压力控制的特点

3.4.1 锅炉燃烧双位控制

3.4.2 锅炉燃烧多位控制

3.5 锅炉汽包水位控制的特点

第4章 系统设计

4.1 系统的硬件设计

4.2 系统的软件设计

4.2.1 软件结构

4.2.2 MCGS组态软件简介

4.3 基于神经元网络的多输入多输出的PID控制(MPIDNN控制系统)

4.3.1 系统的特点

4.3.2 系统的结构

4.3.3 系统的计算方法

4.3.4 MPIDNN多变量控制的收敛性和稳定性分析

4.4 PIDNN控制算法的实现

4.4.1 设计思路

4.4.2 PIDNN策略模块设计

4.4.3 组态环境的VB编程

4.4.4 运行环境中的VB编程

4.4.5 MCGS中的PIDNN组态

第5章 计算机仿真

5.1 替换法

5.1.1 欧拉替换

5.1.2 双线形替换(图斯汀法)

5.2 仿真过程

第6章 结论和展望

参考文献

附录 A

附录 B

攻读学位期间公开发表的论文

致谢

研究生履历