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电站锅炉燃烧系统智能控制研究

作　者: 潘洪洲
导　师: 马平
学　校: 华北电力大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 燃烧系统控制 模糊控制 遗传算法 目标函数 稳定性
分类号: TM621.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着国民经济和工业的发展,能源消耗和由此带来的污染物排放等问题日趋严重。中国政府越来越重视环境问题,出台各种排放标准,对于火电厂来说,迫切需要火电机组提高其锅炉燃烧系统的燃烧效率以达到节能增效减排的目的。电站锅炉燃烧控制系统是提高机组热效率和保证机组安全运行的重要组成部分。然而,电站锅炉燃烧系统具有大惯性、大迟延、非线性、多扰动等特性且无法对其建立精确的数学模型。此外,随着电网调度对单元机组负荷适应性要求的提高,机组的负荷适应能力与稳定性之间的矛盾也越来越突出。针对上述存在的问题,首先选用了模糊控制器作为系统的主控制器,并引入了能够快速反映炉内燃烧工况变化的炉膛辐射能信号作为中间被调量构成串级控制系统。其次,为了优化模糊控制器的量化因子、比例因子和积分系数,设计了一个适用于大惯性难控对象的变权综合型目标函数作为遗传算法的适应度函数来对它们进行优化。最后,用描述函数法分析模糊控制器的稳定性并通过仿真实验证明了本文设计的锅炉燃烧智能控制系统的控制效果明显优于传统控制策略,且具有较好的稳定性和鲁棒性。总而言之,本文的研究结果证明了基于辐射能信号的锅炉燃烧智能控制系统以及对其参数进行多目标遗传算法优化的可行性,这可对将来智能控制系统在火电厂的开发运用提供一定的理论依据。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-13
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 国内外研究动态  10-11
  1.3 课题研究意义  11
  1.4 本文的主要内容  11-13
    1.4.1 本文的研究方案  11-12
    1.4.2 本文的文章结构  12-13
第2章 模糊控制理论及其性能分析  13-28
  2.1 模糊控制理论  13-15
    2.1.1 模糊控制理论的基本思想  13
    2.1.2 模糊控制系统的组成  13-15
  2.2 模糊控制器设计  15-19
    2.2.1 控制器结构设计  15-16
    2.2.2 语言变量与隶属度函数的设计  16
    2.2.3 模糊控制规则设计  16-18
    2.2.4 模糊推理机制设计  18
    2.2.5 解模糊化方法设计  18-19
    2.2.6 变量论域、量化因子和比例因子的设计  19
  2.3 模糊控制器性能分析  19-25
    2.3.1 模糊控制器静态性能分析  19-23
    2.3.2 模糊控制器动态性能分析  23-25
  2.4 模糊控制器稳定性分析方法  25-27
    2.4.1 描述函数分析法  25-27
    2.4.2 相平面分析法  27
  2.5 本章小结  27-28
第3章 遗传算法  28-34
  3.1 遗传算法的基本原理与方法  28-32
    3.1.1 编码  28-29
    3.1.2 选择  29
    3.1.3 交叉  29-30
    3.1.4 变异  30-31
    3.1.5 适应度函数  31-32
    3.1.6 控制参数的设定  32
  3.2 遗传算法的基本步骤  32-33
  3.3 遗传算法的优点  33
  3.4 本章小结  33-34
第4章 燃烧智能控制系统设计  34-46
  4.1 锅炉燃烧系统简介  34-35
  4.2 锅炉燃烧控制系统的改进方案  35-36
  4.3 引入炉膛辐射能信号优化策略  36-38
    4.3.1 炉膛辐射能信号检测原理  36-37
    4.3.2 炉膛辐射能信号优化分析  37-38
  4.4 模糊控制器的设计  38-39
  4.5 模糊控制器的优化  39-45
    4.5.1 模糊控制器优化方案  39-40
    4.5.2 遗传算法优化模糊控制器参数  40-45
  4.6 本章小结  45-46
第5章 燃烧控制系统的性能分析  46-54
  5.1 描述函数法分析系统稳定性  46-51
    5.1.1 模糊控制器的描述函数  46-49
    5.1.2 模糊控制系统的稳定性分析  49-51
  5.2 仿真研究  51-53
    5.2.1 给定值扰动与内扰仿真研究  51-52
    5.2.2 鲁棒性分析  52-53
  5.3 本章小结  53-54
第6章 结论与展望  54-56
  6.1 结论  54
  6.2 展望  54-56
参考文献  56-60
攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果  60-61
致谢  61-62
详细摘要  62-73

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 发电厂 > 火力发电厂、热电站 > 锅炉及燃烧系统
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