基于可拓算法的锅炉汽包水位控制研究

论文摘要

汽包水位是锅炉系统中一个重要的参数。水位调节对象是一个有迟延和无自平衡的环节,大型锅炉汽包水位的纯迟延时间和时间常数都比较大,干扰因素多,对象模型不确定,可控性较差的调节系统。传统PID方法在锅炉汽包水位控制效果不理想。随着智能控制理论的深入研究,智能控制为锅炉水位自动控制提供了新的方法,取得了一定的研究及应用成果。可拓控制是新近发展起来的智能控制的前沿课题,它的主要思想是将可拓集合理论引入智能控制的研究领域。介绍了可拓控制的基本概念和可拓控制结构,以及可拓控制器的设计方法。针对锅炉水位控制系统的特性,选取偏差和偏差微分为特征向量,建立关联函数,根据控制要求划分测度模式,确定控制模式和计算控制器输出。最后,对研究对锅炉水位汽包控制系统进行仿真。将基于可拓控制的控制系统和常规PID控制控制系统进行仿真研究,分别对系统在正常运行、给水压力扰动、蒸汽流量扰动、模式参数变化的情况下进行了比较,结果表明可拓控制系统优于常规PID控制系统效果,而且可拓控制系统具有较好的调节能力和动态特性,在模型参数变化后具有较好的鲁棒性。证实基于可拓理论的可拓控制方案是合理可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 锅炉汽包水位控制的研究现状
• 1.2.1 基于常规PID 控制
• 1.2.2 基于模糊PID 控制
• 1.2.3 基于神经网络控制
• 1.2.4 基于模糊神经网络控制
• 1.2.5 基于预测控制
• 1.3 可拓控制的研究现状
• 1.4 论文的主要研究工作
• 2 锅炉汽包水位对象模型建立和分析
• 2.1 建立数学模型要求
• 2.2 建立模型的方法
• 2.3 锅炉汽包水位系统介绍
• 2.4 锅炉汽包水位对象的模型建立及动态特性分析
• 2.4.1 给水流量扰动下汽包水位的动态特性
• 2.4.2 蒸汽流量扰动下汽包水位的动态特性
• 2.5 常规锅炉汽包水位的控制方案
• 2.5.1 单冲量控制系统
• 2.5.2 双冲量控制系统
• 2.5.3 三冲量控制系统
• 2.6 常规控制方法的不足和解决方法
• 2.7 本章小结
• 3 可拓学理论
• 3.1 可拓学的基本概述
• 3.1.1 可拓学的研究对象
• 3.2 可拓学的基本理论
• 3.2.1 基元理论
• 3.2.2 可拓集合和关联函数
• 3.2.3 可拓逻辑
• 3.3 物元分析
• 3.3.1 物元的概念及其表示
• 3.3.2 物元的可拓性
• 3.3.3 物元变换
• 3.4 可拓集合
• 3.4.1 可拓集合的概念
• 3.4.2 物元可拓集
• 3.4.3 关联函数
• 3.5 本章小结
• 4 基于可拓控制的锅炉汽包水位控制研究
• 4.1 可拓控制的概述
• 4.1.1 可拓控制的提出
• 4.1.2 可拓控制原理简介
• 4.2 可拓控制的基本概念
• 4.3 可拓控制的基本结构和原理
• 4.4 可拓控制器的设计
• 4.4.1 可拓控制器的结构
• 4.4.2 特征量的选取和特征模式的确定
• 4.4.3 特征状态关联度的计算
• 4.4.4 测度模式的划分
• 4.4.5 确定控制模式和计算控制器输出
• 4.5 可拓控制器与常规PID 控制器仿真比较
• 4.5.1 给定值扰动时
• 4.5.2 蒸汽流量扰动时
• 4.5.3 给水压力扰动时
• 4.5.4 模型参数变化时
• 4.5.5 仿真结果分析
• 4.6 本章小结
• 5 结论
• 5.1 本文结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录