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模糊控制在循环流化床锅炉燃烧系统中的应用

作　者: 陈明淑
导　师: 贠卫国
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 循环流化床锅炉床温和主蒸汽压力解耦模糊集散控制
分类号: TK229.66
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

循环流化床锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、低氮氧化物生成量等优点，而被广泛的应用。然而循环流化床锅炉是一个控制特性复杂、多输入输出、大延迟的系统，难以建立精确的数学模型，从而造成了循环流化床锅炉的控制难度。本文针对循环流化床锅炉燃烧系统展开分析，阐述了燃烧系统的控制难点。根据床温和主蒸汽压力的机理建模推导了床温和主蒸汽压力的传递函数。对于床温和主蒸汽压力的耦合关联度进行了计算分析。并确定了各变量的一一对应关系，实现床温和主蒸汽压力之间的耦合关系，依此采用了静态解耦和模糊前馈解耦两种算法对燃烧系统解耦，仿真结果表明，模糊前馈解耦算法比静态解耦在解决解耦问题上更具有优越性。模糊自适应PID控制器不需要建立被控对象的精确数学模型、适用于大延迟时变非线性系统、符合燃烧系统控制要求的特点。本文依此采用了模糊自适应PID控制与解耦控制相结合的方法，设计了给煤量分别对于床温和主蒸汽压力模糊自适应PID控制。仿真结果表明，该方法达到了预期的效果，满足了燃烧系统稳定性和实时性的要求。本文结合循环流化床锅炉燃烧系统的特点，采用霍尼韦尔公司的EPKS控制系统对燃烧系统进行控制，对硬件配置进行了选型设计，并将模糊解耦控制应用在控制系统中，通过实验仿真表明模糊解耦控制具有良好的解耦控制效果。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-12
  1.1 论文研究的背景及意义  8-9
  1.2 国内外循环流化床锅炉控制的研究现状  9-11
    1.2.1 国外研究现状  9-10
    1.2.2 国内研究现状  10-11
  1.3 论文主要内容  11-12
2 循环流化床锅炉燃烧系统分析  12-22
  2.1 循环流化床锅炉工作原理及特点  12-13
  2.2 循环流化床锅炉燃烧控制分析  13-15
    2.2.1 循环流化床锅炉燃烧控制任务  13
    2.2.2 循环流化床锅炉燃烧控制系统  13-14
    2.2.3 循环流化床锅炉燃烧系统控制难点  14-15
  2.3 循环流化床锅炉燃烧系统动态特性分析  15-21
    2.3.1 循环流化床锅炉燃烧机理模型  15-17
    2.3.2 床温被控对象动态特性  17-19
    2.3.3 主蒸汽压力被控动态特性  19-21
  2.4 小结  21-22
3 循环流化床锅炉燃烧系统解耦控制  22-38
  3.1 燃烧系统耦合性分析  22-26
    3.1.1 床温与主蒸汽压力耦合性分析  22-24
    3.1.2 床温与主蒸汽压力耦合关联度  24-26
  3.2 燃烧系统解耦控制设计方案  26-31
    3.2.1 模糊控制原理  26-27
    3.2.2 模糊控制器设计  27-31
  3.3 燃烧系统解耦控制策略  31-37
    3.3.1 静态前馈解耦  31-33
    3.3.2 模糊前馈解耦  33-35
    3.3.3 解耦控制算法的比较  35-37
  3.4 小结  37-38
4 循环流化床锅炉燃烧系统模糊自适应PID控制  38-50
  4.1 燃烧控制特性分析  38-40
    4.1.1 床温控制特性  38-39
    4.1.2 蒸汽压力控制特性  39-40
  4.2 模糊自适应PID控制系统设计方案  40-43
    4.2.1 模糊自适应PID控制原理  40
    4.2.2 模糊自适应PID参数实现  40-41
    4.2.3 模糊推理算法设计  41-43
  4.3 燃烧系统模糊自适应PID控制策略  43-49
    4.3.1 床温模糊自适应PID控制  43-46
    4.3.2 主蒸汽压力模糊自适应PID控制  46-49
  4.4 小结  49-50
5 锅炉燃烧系统集散控制设计  50-58
  5.1 控制系统硬件选型及配置  51-52
  5.2 模糊解耦控制在DCS中的实现  52-56
  5.3 系统监控组态  56-57
  5.4 燃烧系统仿真  57
  5.5 小结  57-58
6 总结与展望  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
附录：攻读硕士论文学位期间发表论文  64

模糊控制在循环流化床锅炉燃烧系统中的应用

内容摘要

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