天钢140t/h锅炉汽包水位的模糊PID控制研究

摘要

锅炉是工业生产过程及民用部门不可缺少的重要动力设备，被广泛应用于化工、发电、钢铁和供热等领域。为了确保安全、稳定生产，锅炉设备的自动控制系统就显得更加重要。锅炉汽包水位是其中一个重要的被控变量。在锅炉使用中发生的事故，大部分是由于锅炉水位控制不当引起的。
　　由于锅炉的汽包水位调节过程难以建立数学模型，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。传统的锅炉汽包水位三冲量控制系统大都采用PID控制算法，其控制效果还可以进一步提高。
　　本文以天钢140t/h中温中压蒸汽锅炉控制系统为研究背景，主要是以其中的锅炉汽包水位控制系统作为研究对象。针对锅炉汽包水位的动态特性，研究模糊PID控制在锅炉汽包水位控制中的应用，主要作了以下工作:
　　首先，分析了影响锅炉汽包水位的干扰因素，锅炉汽包水位的动态特性和常规的控制方式;
　　然后，分析和研究锅炉汽包水位的PID控制算法和模糊控制算法;
　　最后，根据锅炉汽包水位控制的实际要求，结合PID控制算法和模糊控制算法的优点，设计了锅炉汽包水位的模糊PID控制器，实际运行结果表明模糊PID控制算法控制效果更好。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 锅炉系统介绍

1．2 锅炉设备的自动调节任务

1．3 天钢动力锅炉控制系统

1．4 锅炉系统控制的研究发展现状

1．4．1 国外的研究发展现状

1．4．2 国内的研究发展现状

1．5 课题背景及意义

1．6 本文的主要工作

第2章 锅炉汽包水位动态特性研究与控制方法分析

2．1 锅炉汽包水位调节对象的动态特性

2．2 锅炉汽包水位的动态特性分析

2．2．1 蒸汽流量扰动下的锅炉汽包水位动态特性

2．2．2 给水流量扰动下的锅炉汽包水位动态特性

2．3 锅炉汽包水位的控制方式

2．3．1 单冲量给水控制系统

2．3．2 双冲量给水控制系统

2．3．3 三冲量给水控制系统

2．4 汽包水位常用控制方式比较

2．5 本章小结

第3章 控制算法分析

3．1 PID控制

3．1．1 PID控制原理

3．1．2 各环节的作用

3．1．3 PID参数的整定

3．1．4 PID控制的特点

3．2 模糊控制

3．2．1 模糊推理

3．2．2 模糊控制系统的组成

3．2．3 模糊控制的特点

3．3 模糊控制器的设计方法

3．3．1 模糊控制器的结构设计

3．3．2 精确输入量的模糊化

3．3．3 确定控制规则

3．3．4 模糊量的判决方法

3．4 本章小结

第4章 天钢锅炉汽包水位模糊PID控制的设计

4．1 系统仿真工具介绍

4．1．1 MATLAB介绍

4．1．2 Simulink介绍

4．2 天钢动力锅炉汽包水位控制

4．3 模糊控制器的设计

4．4 模糊PID控制

4．4．1 模糊控制和PID控制结合的形式

4．4．2 自适应模糊PID控制器的设计

4．4．3 精确量的模糊化

4．4．4 隶属函数

4．4．5 建立模糊控制规则

4．4．6 模糊推理算法和清晰化计算

4．4．7 控制方法的比较分析

4．5 天钢动力锅炉汽包水位的模糊PID控制效果

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

致谢