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电站锅炉燃烧控制系统的优化策略

作　者: 王令存
导　师: 白建云
学　校: 山西大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电站锅炉 燃烧系统 模糊预测 模糊PID
分类号: TM621.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


锅炉是将燃煤所产生的热能转换为蒸汽动能的能量转换设备,也是发电企业重要的生产设备。电站锅炉运行的经济性和稳定性,关系着发电企业的竞争力和安全性。电站锅炉不仅受燃料品质的影响,还要受到汽轮机运行工况、给水流量、温度、送风量、引风量及管道阻力的影响；而且内部机理相互关联、是一个多输入多输出、强耦合、多干扰、大滞后和难于建立精确的数学模型的控制对象。常规的PID控制对锅炉燃烧系统进行控制尚不能取得良好的控制效果。本文在充分研究了预测控制和模糊控制理论的基础上,结合锅炉燃烧系统的特点运用先进的控制理论对其进行优化控制,能够获得良好的控制品质和调节参数,具有一定的学术研究价值和实际应用指导意义。本文针对燃煤锅炉实际运行工况,通过相互关联的主参数作为相互联系的桥梁,利用解耦的自治原理把锅炉燃烧的多变量控制系统问题转变成单回路控制系统的设计问题。根据实际的情况,分析调节量与被调量之间的影响程度的大小,把锅炉分为相互独立的三个子系统：燃料量控制系统、送风量控制系统、炉膛负压控制系统。通过模糊预测控制技术对燃料量控制系统进行控制优化,充分利用广义预测控制具有自校正多步预测和反馈校正等特点,借鉴了许多现有的对广义预测控制的诸多研究成果；并运用了模糊控制作为广义预测控制的校正调节。对于送风量控制系统和炉膛负压控制系统,则使用了模糊PID的控制策略,使燃烧控制系统品质得到整体的、有机的提高和优化。通过系统分析及仿真。结果表明采用模糊预测控制器不仅有效地减小了稳态误差,而且使响应时间、超调量、稳态时间等性能指标有了明显改善。本课题使用MATLAB对锅炉系统进行仿真,通过仿真结果表明该控制系统对具有非线性、大延迟、强耦合等特性的电站锅炉具有很好的调节、跟踪性能。

全文目录


中文摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章 引言  11-15
  1.1 课题的背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究动态  12-13
  1.3 本文研究的内容  13
  1.4 本文创新点  13-15
第二章 锅炉燃烧控制系统概述  15-22
  2.1 燃烧过程控制系统的任务  15
  2.2 电站锅炉燃烧工艺过程  15-17
  2.3 电站锅炉燃烧控制系统的组成与特点  17-18
  2.4 锅炉燃烧系统过程控制对象的动态特性  18-22
    2.4.1 燃料量改变时蒸汽压力变化的动态特性(内扰特性)  19-20
    2.4.2 蒸汽流量改变时蒸汽压力变化的动态特性(外扰特性)  20-22
第三章 预测控制  22-30
  3.1 预测控制理论产生背景及发展现状  22
  3.2 预测控制基本理论  22-24
    3.2.1 预测模型  23
    3.2.2 滚动优化  23-24
    3.2.3 反馈校正  24
  3.3 广义预测控制理论分析及算法  24-30
    3.3.1 GPC预测模型  25-26
    3.3.2 广义预测的输出  26-28
    3.3.3 最优控制律  28
    3.3.4 广义预测算法参数特性  28-29
    3.3.5 广义预测算法的基本过程  29-30
第四章 模糊逻辑控制理论  30-37
  4.1 模糊逻辑控制理论的发展历史  30
  4.2 模糊逻辑控制系统的基本概念  30-37
    4.2.1 模糊集合  30-31
    4.2.2 隶属度函数  31-32
    4.2.3 模糊逻辑规则的语言变量  32
    4.2.4 模糊逻辑控制系统的基本结构  32-35
    4.2.5 模糊控制器的结构形式  35-37
第五章 电站锅炉燃烧控制系统优化策略及仿真  37-50
  5.1 广义预测控制模糊  37-39
    5.1.1 广义预测控制模糊概述  37-38
    5.1.2 广义预测模糊控制结构设计  38-39
  5.2 模糊PID控制  39-41
    5.2.1 模糊PID控制概述  39
    5.2.2 模糊PID控制结构  39-41
  5.3 电站锅炉燃烧控制系统优化设计方案  41-45
    5.3.1 燃料量控制子系统  42-43
    5.3.2 二次送风量控制系统  43-44
    5.3.3 引风量控制子系统  44-45
  5.4 锅炉燃烧控制系统的仿真  45-49
    5.4.1 燃料量控制系统仿真  45-47
    5.4.2 二次风量控制系统及引风量控制系统的仿真  47-49
  5.5 小结  49-50
第六章 结论  50-51
参考文献  51-54
攻读学位期间取得的研究成果  54-55
致谢  55-56
个人简况及联系方式  56-58

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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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