学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

工业燃气锅炉控制系统的研究和设计

作　者: 王富强
导　师: 朱凌云
学　校: 东华大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 锅炉燃烧 汽包水位控制 模糊神经预测网络 模糊自适应PID Wincc监控
分类号: TM621.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 264次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


锅炉系统是一个复杂的时变动态过程,有多个控制回路,具有很强的非线性、紧藕合、大滞后、强干扰的特点,传统的PID控制算法很难使之达到理想的控制效果和较高的自动投运率。通过对国内外锅炉控制现状、发展趋势和长期现场实验的分析,以及对锅炉应用先进控制进行深入研究,采取智能控制系统对锅炉进行控制,使锅炉控制系统获得了优良调节品质、提高了燃烧效率、实现了节能节源,不仅具有学术研究价值,而且具有一定的经济效益和社会效益。本文详细阐述了燃气工业锅炉燃烧过程机理,并分析了燃气锅炉燃烧天然气的能量转化过程,同时将整个燃烧过程控制分成主要的燃烧过程控制,锅炉温度控制,汽包水位控制三部分。但是由于燃气锅炉燃烧、锅炉温度还有汽包水位是相互关联的,每一个控制量的改变都会影响其它参数的改变,它们是相互影响,相互制约,并且具有非线性和强干扰的特点。因此本文采用了模糊神经网络预测控制对燃气锅炉的燃烧过程进行控制。首先根据整个燃气锅炉的运行机理,提出了燃气锅炉燃烧是一个化学能转化为热能的具体实现过程。根据锅炉燃烧过程的运行机理,抽象出其输入输出量,选取了T-S模糊控制和BP神经网络结合控制,并对神经网络控制进行了算法的改进,然后建立了燃气锅炉模糊神经网络预测控制系统的仿真模型,对建立燃烧系统的进行仿真,并把模糊神经网络预测的结果和实际的运行结果进行比较,结果表明,本文所采用的模糊神经预测控制器能较好地实现对锅炉系统的控制,使误差控制在合理的范围之内,因此,此控制系统在一定程度上克服了传统控制算法的弊端,能够实现工业燃气锅炉的最优化燃烧控制,并且节能,可靠高效,污染少。最后,文章对燃气锅炉控制系统的具体硬件实现和软件编程及其监控组态进行了设计.燃气锅炉控制系统采用Profibus现场总线对西门子PLC进行通讯。硬件采用了西门子PCS7设计,软件采用的是STEP7中的梯形图编了一个模糊自适应PID的程序。整个系统系统通过PROFIBUS-DP实现上位机与下位机的通信。上位机采用WINCC组态了实时监控界面,实现了远程监控,提高了管理水平。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-13
  1.1 研究的背景和意义  10-11
  1.2 锅炉控制系统发展状况  11-12
  1.3 本文研究的主要内容  12-13
第二章 燃气锅炉控制系统的分析和设计  13-24
  2.1 燃气锅炉燃烧过程机理和能量的转换  13-15
  2.2 锅炉简化控制系统的设计和划分  15-16
  2.3 锅炉汽包水位的特点  16-20
    2.3.1 汽包水位的控制的动态特性  17-18
    2.3.2 锅炉汽包水位的控制方案  18-20
  2.4 锅炉燃烧过程中烟气氧含量闭环控制设计  20-22
  2.5 蒸汽温度系统的控制  22-23
  2.6 小结  23-24
第三章 基于燃气锅炉的模糊算法和神经算法的选择和改进  24-41
  3.1 模糊的控制原理介绍  24-30
    3.1.1 模糊控制器的控制规则设计  26-29
    3.1.2 模糊控制器的模糊推理和解模糊方法的运算  29
    3.1.3 模糊PID控制算法改进  29-30
  3.2 燃气工业锅炉控制模糊算法的选择  30-31
  3.3 神经网络算法的改进与选择  31-39
    3.3.1 神经网络的产生和发展  31-33
    3.3.2 神经网络的基本结构与组成  33-35
    3.3.3 BP神经网络的原理  35-36
    3.3.4 BP网络算法的不足与改进  36-39
    3.3.5 神经网络的选择  39
  3.4 燃气锅炉控制系统的T-S模糊神经网络控制原理  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第四章 基于模糊神经预测网络的工业燃气锅炉控制系统的建立和仿真  41-49
  4.1 工业燃气锅炉的燃烧模糊神经网络预测控制及仿真  41-45
    4.1.1 燃烧的模糊神经网络预测结构模型的建立  41-42
    4.1.2 样本数据的获得及处理  42-45
  4.2 仿真的结果及其分析  45-47
    4.2.1 误差的分析  46-47
    4.2.2 测试数据仿真结果及其分析  47
  4.3 本章小结  47-49
第五章 控制系统的硬件实现和软件编程及其组态监控  49-63
  5.1 西门子PCS7简介  49-50
  5.2 硬件组态  50-52
  5.3 软件的设置和编程  52-58
    5.3.1 S7-300PLC的用户程序结构  53-54
    5.3.2 燃气锅炉燃烧的控制系统编程结构设计  54-57
    5.3.3 模糊查询表梯形图的设计  57-58
  5.4 上位机监控界面设计  58-61
  5.5 上位机与下位机通讯的实现  61-62
  5.6 本章小结  62-63
第六章 总结  63-65
  6.1 全文工作总结  63-64
  6.2 进一步工作展望  64-65
参考文献  65-69
附录  69-75
攻读硕士期间发表的论文  75-76
致谢  76

相似论文

  1. 半导体激光器热电控制技术研究,TN248.4
  2. 循环流化床锅炉燃烧建模与优化控制,TK229.66
  3. 汽油机电子节气门控制系统设计与控制方法研究,U464.171
  4. 电动助力转向系统助力控制策略研究,U463.4
  5. 300MW机组锅炉SCR脱硝系统运行优化研究,X701
  6. 数字控制型双向DC/DC变换器的研究,TM46
  7. 循环流化床锅炉燃烧系统建模及其控制系统的研究,TK229.66
  8. 循环流化床锅炉燃烧特性与煤种关系的研究,TK224.1
  9. 工业35T/H循环流化床锅炉燃烧系统建模与仿真研究,TK223.2
  10. 基于神经网络锅炉燃烧系统的模型研究,TK223.2
  11. 微油量点燃煤粉实验研究与数值模拟,TK229.63
  12. W型火焰锅炉三维温度场检测与运行,TK227
  13. 基于DSP的舵机电动加载系统研究,V216.8
  14. 5t电渣炉电极升降液压系统建模与分析,TF142
  15. 数控机床工作台位置伺服系统先进控制策略研究,TG659
  16. 电液步进缸的建模与仿真,TH137.51
  17. 海上油井输油管道温度远程监控系统的研究,TP277
  18. 模糊自适应控制方法的研究,TP13
  19. 废气焚烧炉系统设计与软冗余监控系统应用研究,X701
  20. 基于混合信号FPGA的脉冲MIG焊接电源控制器的设计,TG434.5
  21. 张家口热电300MW锅炉燃烧系统优化控制试验研究,TM621.2

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
© 2012 www.xueweilunwen.com