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MATLAB 火电厂锅炉水位模糊控制系统的设计

时间:2019-08-02 23:16来源:毕业论文
分析模糊控制器以达到对其水位的实时监控的要求,最后通过 MATLAB 仿真软件来对本系统进行仿真分析,得出结论:模糊控制器对锅炉水位的控制更具有显著的优越性

摘 要我国经济在迅速发展,可想而知人们生活质量也会渐渐提高,基于此在对电地数量和质量上的需要也日益 严格,所以发电机组也就被要求具有更加稳定与高效的状态。而影响机组工作的重要原因之一就是机组锅炉水位地变化。本文首先探索研究锅炉水位会受到哪些因素的干扰,并探究发现锅炉之正常运转时其水位改变之特点。接下来分析了国内外对锅炉水位的常规控制方法,即采用 PID 控制系统,指出这种控制系统无法满足当前火电厂锅炉水位的控制要求,随后提出采取模糊控制之理论,通过设计分析模糊控制器以达到对其水位的实时监控的要求,最后通过 MATLAB 仿真软件来对本系统进行仿真分析,得出结论:模糊控制器对锅炉水位的控制更具有显著的优越性,更能安全可靠地保证汽包水位的稳定和锅炉系统的安全运行。37750
毕业论文关键词:锅炉汽包水位控制;模糊控制;MATLAB 仿真
Abstract With the rapid development of our country, the quality of people's lifeare improving in a high speed. at the same time , people need much more andhigher-quality electric energy.so the electric generators are also required morestable and higher efficiency. While one of the most important reason whichinfluence the working state of the electric generators is the water level ofBoiler. Firstly, the reasons which influence the boiler water will be study atthe start.Then ,the characteristic of the water leverl’s variation will be find ,atthe time of the boilers working in normal , The next ,some general methodswhich are used to control the water stage ,like PID control system are also beanalyzed.The PID control system is pointed can not meet the requirements ofthe current control of boiler water level.Afterwards , the theory of fuzzycontrol is going to be raised.Finally , the fuzzy controller is proved to be moresuperior by the MATLAB simulations . So we need more stable and safercontrollers to ensure the boiler water level stabilized.Key word:Boiler drum water level control;Fuzzy control;MATLABsimulation 源`自^六;维'论.文;网www.lwfree.cn
目 录
中文摘要Ⅰ
AbstractⅡ
1 绪论1
1.1 课题研究背景1
1.2 国内外锅炉水位控制技术的研究动态2
1.3 课题研究内容3
2 锅炉汽包水位的特性及其控制4
2.1 锅炉汽包水位系统4
2.2 锅炉汽包水位的动态特性5
2.3 锅炉汽包水位的控制方式8
3 模糊控制理论12
3.1 模糊控制理论概述12
3.2 模糊控制理论的基本原理13
3.3 模糊控制器的设计方法15
4 汽包水位模糊控制系统的设计与仿真21
4.1 输入输出量的设计21
4.2 模糊控制规则的确定24
4.3 模糊量的精确化25
4.4 MATLAB 仿真实验25
5 总结与展望31
致谢32
参考文献33
1 绪论1.1 课题研究背景随着国民经济的快速发展以及人民生活水平的不断提高, 人们对电力能源的需求不论是在电的用量还是对电的质量上,都在不断的增长,这些无时无刻不在促进着电力工业的发展。当今世界能源之问题已然成为影响人类自身发展的首要原因,在不断加大新能源开发力度的同时,如何完成对有限能源地充分利用,已经成为所有人类都要面对的问题。电力工业作为能源消耗和的重点领域,为保障正常的居民生活和工业生产,无时无刻都在大量的消耗着煤炭、石油等不可再生能源。虽然世界各地都在大力发展新能源发电,以实现可持续发展,但是由于科学技术发展水平的限制,火力发电仍然是目前世界上最主要的发电方式。对于传统火力发电,为提高电厂的生产效率和经济性,首要的就是要提高发电机组锅炉运行的效率,其中最有效的途径之一就是采用大容量和高参数的发电机组。而目前,世界各国的发电设备也都沿着高效率和高参数的大容量趋势发展,这就使得热力系统及其主、辅设备变得愈加复杂,同时需要进行控制和监视的参数大幅增加,对机组自动化程度的要求也不断提高,这无疑增加了对火电机组的控制难度。而锅炉作为电厂发电机组的重要组成,其动态性能直接对整个机组的动态性能产生影响。由于电厂锅炉体积庞大,系统复杂,运行参多、变化大,难以得到精准的模型,所以锅炉的建模和控制一直是研究人员关注的焦点。并且,由于锅炉的汽包水位更是确保锅炉稳定运行的重要参数,所以保证汽包水位可靠地稳定在规定值之内,有助于提高蒸汽之品质, 减少设备之损耗, 甚至对整个电网系统能否平稳运行都起到相当关键的作用。当下,相当多数电厂锅炉水位控制系统仍然采用以前的常规 PID 控制技术,其将近有近百年之历史, 现在仍然广泛地应用于工业生产之中, 但是若想准确的利用它,就要求要有精确的数学模型来描述被控制的对象。 且其控制的参数针对常规运行状况设定,设定之后就不能改变,在正常情况下可以自动稳定的运行,其优点就是结构简单,易于实现。但是,因为影响锅炉水位的变化的因素有很多,如非线性负荷干扰等,所以常常难以得到精确的数学模型,系统之运行状态经常会发生较大变化,这时常规 PID控制系统往往不能自动适应,常会造成系统不稳定甚至完全失控,在实际运行时就需要运行人员进行手动操作,但是由于人的精力有限,所以容易因疏忽或误操作造成不必要的事故。这就需要用一种智能化的控制系统,来代替人工和常规的PID 控制器,使其可以实时监测锅炉水位的变化,并及时根据监测的结果做出调整措施,以保证整个电厂安全高效的运行。至上世纪六十年代模糊集理论被美国 ZADEH 教授创建以后,模糊控制理论获得到巨大的发展。模糊之控制能够摆脱数学模型地束缚,给日益复杂地工控开辟了一条全新途径,具有极其广泛的实用前景[1]。模糊控制不仅适应于简单的线性问题,而且对于复杂的高阶非线性、带时滞性的系统也表现出非常好的性能。近些年模糊自适应控制、模糊集成控制、多变量模糊控制等受到越来越多学者的关注。我国于 70 年代才将模糊控制引入,研究起步较晚,但是发展迅速,目前模糊控制理论已经运用到了气象预报、地震监测、航空航天等领域。由此看来,将模糊控制引入锅炉之水位地控制系统已是势在必行,研究基于分布式控制技术地火电厂锅炉之汽包水位智能控制,以实现 PID 最佳参数的自动调整,来达到使系统抗干扰能力得到提升至目的。完善对汽包水位的控制目标,同时提升蒸汽产量和质量,对确保锅炉的安全性、提高经济效益具有重要意义,有必要对模糊控制进行更深入地研究。 MATLAB 火电厂锅炉水位模糊控制系统的设计:http://www.lwfree.cn/zidonghua/20190802/36595.html
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