[發(fā)明專利]直流蒸汽發(fā)生器蒸汽壓力模糊－PID控制裝置及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810064208.4
• 申請日: 2008-03-31
• 公開（公告）號: CN101261007A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張偉;夏國清;邊信黔;施小成;嚴(yán)浙平;楊本坤;王元慧
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: F22B35/18
• 分類號: F22B35/18;G05D16/20;G05B13/02;G05B11/42
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流蒸汽發(fā)生器蒸汽壓力的控制裝置，本發(fā)明也涉及直流蒸汽發(fā)生器蒸汽壓力的控制方法，具體地說是一種基于模糊切換的直流蒸汽發(fā)生器蒸汽壓力模糊-PID控制裝置及控制方法。

背景技術(shù)

蒸汽發(fā)生器是壓水堆的關(guān)鍵設(shè)備，其給反應(yīng)堆提供冷卻作用并且產(chǎn)生蒸汽以供汽輪機(jī)做功。在目前的設(shè)計中多采用直流蒸汽發(fā)生器。它不需要裝設(shè)汽水分離器，結(jié)構(gòu)簡單；靜態(tài)特性好，機(jī)動性能也好；由于產(chǎn)生的是過熱蒸汽，在汽輪機(jī)高低缸之間可不裝去濕裝置，簡化了系統(tǒng)，并可提高裝置的熱效率；其功率重量比高。

自從E.H.Mamdani首次將模糊控制技術(shù)應(yīng)用于鍋爐和蒸汽機(jī)的控制，模糊控制在工業(yè)過程控制中獲得了廣泛應(yīng)用。模糊控制的特點是在偏離工作點較遠(yuǎn)的區(qū)域可明顯改善控制的動態(tài)性能，并且對控制對象特性的變化比PID控制器具有更強(qiáng)的魯棒性，然而由于模糊控制本質(zhì)上屬于非線性控制方法，因此缺乏通用的系統(tǒng)化設(shè)計方法，控制器的穩(wěn)定性難以保證，控制精度不夠高，并且在工作點附近容易產(chǎn)生極限環(huán)振蕩。基于PID控制器和模糊控制器的上述特點，提出一種模糊-PID切換控制器的設(shè)計方法，通過使PID控制器和模糊控制器并行結(jié)合，在偏離工作點較遠(yuǎn)的區(qū)域以模糊控制為主，在工作點附近則主要實施PID控制，并采用模糊推理完成切換時保證兩種控制的平穩(wěn)過渡，實現(xiàn)了兩種控制器的優(yōu)勢互補(bǔ)和控制性能的明顯改進(jìn)。

在對現(xiàn)有的技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前的直流蒸汽發(fā)生器控制方法研究有張桂鳳的直流蒸汽發(fā)生器滑模模糊控制，主要選擇二回路出口壓力偏差隨著二回路入口流量變化的非線性曲線作為變結(jié)構(gòu)控制的切換曲線，在實際過程中，這條曲線很難得到，從而會影響其控制效果。因此，引入基于模糊切換的直流蒸汽發(fā)生器蒸汽壓力模糊-PID控制方法將有助于進(jìn)一步改善直流蒸汽發(fā)生器的控制品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可以使直流蒸汽發(fā)生器控制精度提高，魯棒性更好的基于模糊切換的直流蒸汽發(fā)生器蒸汽壓力模糊-PID的控制裝置及協(xié)調(diào)控制方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種基于模糊切換的直流蒸汽發(fā)生器蒸汽壓力模糊-PID控制裝置，包括：測量系統(tǒng)1、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器2，數(shù)字濾波器3、控制器4、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器5、執(zhí)行機(jī)構(gòu)6，其特征在于：測量系統(tǒng)1的輸出端連接到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器2的輸入端，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器2的輸出端連接到數(shù)字濾波器3的輸入端，數(shù)字濾波器3與控制器4相連接，控制器4的輸出經(jīng)過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(5)，連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)6。

本發(fā)明的基于模糊切換的直流蒸汽發(fā)生器蒸汽壓力模糊-PID控制裝置，還可以包括：

所述的測量系統(tǒng)是流量計和壓力傳感器。

本發(fā)明的一種基于模糊切換的直流蒸汽發(fā)生器蒸汽壓力模糊-PID控制方法為：

(1)利用測量系統(tǒng)給出直流蒸汽發(fā)生器的狀態(tài)參數(shù)信息；

(2)通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器將得到的狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送給模糊-PID控制器；

(3)模糊-PID控制器中包含模糊控制器和PID控制器，采用模糊切換來保證兩種控制的平穩(wěn)過渡。利用PID控制器具有很好的穩(wěn)定性，而模糊控制器具有很好的快速性，即當(dāng)偏差較大時，利用模糊控制的仿人智能特性迅速給出適當(dāng)?shù)淖饔昧恳钥焖偾移椒€(wěn)地抑制干擾，保證系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的快速性和魯棒性；當(dāng)偏差較小時，常規(guī)PID起主要作用，以保證良好的穩(wěn)態(tài)性能。

(4)控制器所產(chǎn)生的輸出信號經(jīng)過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生模擬信號并經(jīng)過信號放大器增強(qiáng)后輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

(5)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令執(zhí)行，將直流蒸汽發(fā)生器壓力穩(wěn)定在指定的工況下。

本發(fā)明的模糊-PID控制方法還可以包括：

1、所述的模糊控制器對接受的精確信息模糊化，得到輸入量的模糊值，根據(jù)輸入量的模糊值，按模糊控制規(guī)則調(diào)節(jié)參數(shù)，通過模糊推理計算控制量的模糊值，最后通過解模糊計算獲得精確的控制量，編制成表格，通過查表實現(xiàn)模糊控制。

2、所述的直流蒸汽發(fā)生器的狀態(tài)參數(shù)信息包括：蒸汽發(fā)生器出口蒸汽壓力、二回路給水流量和蒸汽發(fā)生器出口蒸汽流量。

3、所述的控制器所產(chǎn)生的輸出信號是給水閥門開度。

4、所述的模糊推理是指選定的推理方法，從輸入量和控制規(guī)則推理得出輸出量值。

5、所述的解模糊計算是指從輸出控制量的模糊值中找出一個最能代表模糊解耦作用可能分布的精確量。

本發(fā)明的工作原理是：本發(fā)明的核心部分是基于模糊切換的模糊-PID控制器的設(shè)計。