超临界直流锅炉主蒸汽温度智能控制策略研究

摘要

超临界直流锅炉是中国未来大型锅炉的发展趋势，所以深入研究并掌握超临界锅炉的控制技术是十分重要的。而主蒸汽温度是锅炉的主要性能参数，所以做好主蒸汽温度的调节对整个电厂的安全、经济、稳定运行有着重要的意义。常规的PID控制系统很难在非线性、大惯性、大滞后及时变性的工况下均保持优良的控制品质，本文针对600MW超临界直流锅炉，设计了模糊串级PID控制和神经网络串级PID控制的主蒸汽温度控制策略。主要工作如下：
　　 1)本文的研究对象是具有非线性、大惯性、大滞后及时变性的主蒸汽温度对象，在分析其动态特性的基础上，建立了600MW超临界直流锅炉主蒸汽温度对喷水量扰动的数学模型。
　　 2)设计了主蒸汽温度常规串级PID控制系统，采用遗传算法离线进行PID参数寻优，目标函数选为时间误差积分(ITAE)，得到PID参数。仿真结果表明，常规串级PID控制器在跟踪性和抗扰性方面，具有较好的实用性，但是鲁棒性差。
　　 3)设计了主蒸汽温度模糊PID串级控制系统，采用变论域的思想来实现模糊策略。变论域模糊PID控制算法是通过改变模糊输入和输出变量的论域，实现了一种基于新型伸缩因子的变论域模糊自适应PID控制方法。该方法以简单函数作为伸缩因子，简单方便，计算量小。仿真结果显示，该方法超调量小，控制精度高，控制效果明显好于常规串级PID控制。
　　 4)研究了单神经元与BP神经网络的基本原理，设计了增益自调整单神经元PID控制器和双向权值调整BP神经网络控制器，实现了对主蒸汽温度对象的控制。仿真结果表明，与常规串级PID控制比较，增益自调整单神经元自适应PID控制和双向权值调整BP神经网络控制的跟踪性、抗扰性和鲁棒性均很理想。