基于模糊PID的锅炉水位控制系统研究+PID控制图(2)
摘要Ⅰ
AbstractII
1 绪论1
1.1课题研究的背景及意义1
1.2目前锅炉控制的研究现状1
1.3 本论文的主要内容3
2 锅炉汽包水位控制系统4
2.1锅炉控制系统概述4
2.2锅炉的自动调节任务5
2.3锅炉对象的特点6
2.4锅炉汽包的“虚假水位”现象6
2.5 汽包水位调节对象动态特性7
2.5.1 汽包水位在给水流量扰动下的动态特性8
2.5.2 汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性9
2.6汽包水位的控制方式11
3 锅炉水位模糊PID控制系统的设计14
3.1 PID控制14
3.1.1 PID控制原理14
3.1.2 PID对控制的影响14
3.1.3 PID控制器的参数整定15
3.2 汽包水位串级三冲量PID控制方式16
3.3 模糊控制理论概述17
3.4 模糊控制系统的组成18
3.5 锅炉汽包水位模糊PID控制器的设计19
3.5.1 模糊控制器设计流程19
3.5.2 输入输出变量19
3.5.3 模糊控制规则20
3.5.4 模糊量的精确化22
3.5.5 参数的自整定算法22
4 锅炉水位控制系统仿真研究23
4.1 模糊逻辑控制器模块的建立23
4.2 系统仿真模型的建立25
4.2.1串级三冲量PID控制系统仿真模型的建立25
4.2.2串级三冲量控制系统PID参数的整定26
4.2.3串级三冲量模糊PID控制系统仿真模型的建立27
4.3 模糊PID控制与常规PID控制仿真对比28
4.3.1 无扰动作用时28
4.3.2 加入蒸汽流量扰动时29
4.3.3 加入给水扰动时29
4.3.4 水位对象变化时30
5 结论32
附录33
致谢34
参考文献35
1 绪论
1.1课题研究的背景及意义
锅炉是人民生活及工业生产中极为重要的动力设备[1]，它在生产与生活中绝对是不可缺少的，其运行状况关乎着厂矿企业的生产效益。锅炉生产的主要目的就是通过燃烧将可燃物质的化学能转化为热能，然后再利用此来加热锅炉汽包中的水，最终输出负荷需求的蒸汽或热水。
锅炉作为工业生产中重要的动力设备，其外部承受燃料燃烧的高温加热，汽包内部更是承受巨大的水及蒸汽的压力。在锅炉生产过程中，因系统复杂，控制难度大，一旦有操作不当，问题处理不及时，常常会引发生产事故。因此，锅炉的安全运行是尤为重要的。锅炉安全运行最重要的三个指标是水位、压力、温度，这几个变量一定要严格控制以保证安全。当锅炉的水位过低时，将会造成蒸发加快使金属局部温度过热甚至出现干锅状况以至于造成爆炸等重大事故。同样，水位过高汽水将无法顺利分离，严重时会造成汽轮机叶片进水出现水冲击，使汽轮机出现故障造成严重事故。因此，一定要及时有效的对锅炉水位进行自动的控制，来保证液位稳定于要求的范围，以确保生产绝对性安全；对于锅炉汽包压力，如果过大则可能出现爆炸等危险事故；对于蒸汽温度方面，当过热蒸汽温度过高，蒸汽管道和汽轮机往往会因超过承受温度而损坏，这种损坏对生产的影响是巨大的。因此，对于水位，压力，温度这三个不易控制且波动大的参数，要设法严格控制在规定范围内。尤其对于受到干扰后极易波动的锅炉水位，必须要做到及时，有效的控制来保证锅炉的安全运行。