[發明專利]基于模糊神經網絡PID控制的鍋爐汽包水位控制的方法

有效

• 申請號: 201310035063.6
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103968367A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 鄭松;盧定興;陳藝賓;林麗明;曾其鋆;張望;鄭明明
• 申請（專利權）人: 福州福大自動化科技有限公司
• 主分類號: F22D5/30
• 分類號: F22D5/30
• 代理公司: 福州市鼓樓區京華專利事務所(普通合伙) 35212
• 代理人: 宋連梅

1.一種基于模糊神經網絡PID控制的鍋爐汽包水位控制的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、分析鍋爐汽包水位控制系統的特征與建模條件；

步驟2、分析模糊神經網絡PID控制系統的控制對象特征，根據步驟1的分析得到的特征與建模條件對鍋爐汽包水位控制系統的控制對象進行建模；

步驟3、根據所述控制對象的建模結果與模糊神經網絡PID控制算法，在組態軟件中完成所述模糊神經網絡PID控制系統的各元件的開發；

步驟4、在組態軟件中通過元件組態來實現鍋爐汽包水位控制系統的鍋爐汽包水位的控制邏輯；

步驟5、在組態軟件中測試模糊神經網絡PID控制系統對鍋爐汽包水位的控制效果。

2.根據權利要求1所述的基于模糊神經網絡PID控制的鍋爐汽包水位控制的方法，其特征在于：所述模糊神經網絡PID控制的控制策略能夠在組態軟件中編輯實現，該控制策略能直接運行于鍋爐汽包水位控制系統的控制站中，來提高控制的方法的執行效率。

3.根據權利要求1所述的基于模糊神經網絡PID控制的鍋爐汽包水位控制的方法，其特征在于：所述步驟1具體包括如下步驟：

步驟10、獲取鍋爐汽包水位控制系統的控制對象以及該控制對象的影響因素，該控制對象為汽包，控制對象的影響因素包括給水量、燃燒量、蒸汽負荷以及蒸汽壓力的變化；

步驟20、獲取汽包水位控制的動態特征，該動態特征包括：鍋爐汽包水位控制系統的給水流量產生階躍擾動時，汽包水位的變化，與鍋爐汽包水位控制系統的蒸汽流量產生階躍擾動時，汽包水位的變化；

步驟30、根據所述控制對象、控制對象的影響因素、汽包水位控制的動態特征來確定鍋爐汽包水位控制系統的建模條件，該建模條件包括：將鍋爐汽包給水系統劃分為蒸發區，該蒸發區包括下降管、上升管和汽包三個環節；蒸發區的水密度按飽和水密度計算；該三個環節均以系統的出口值表示總參數；蒸發區中壓力處處相同；鍋爐汽包給水系統的省煤器的給水不帶蒸汽且進入汽包時不與汽包中的水進行熱交換，而是直接進入下降管。

4.根據權利要求1所述的基于模糊神經網絡PID控制的鍋爐汽包水位控制的方法，其特征在于：

所述模糊神經網絡PID控制系統以汽包水位的偏差值e以及偏差值變化量ec為輸入，其輸出端連接鍋爐汽包給水系統；利用模糊神經網絡構造模糊神經網絡系統，使得模糊規則能夠在線提取和優化；所述模糊神經網絡系統由依次連接的輸入層、模糊化層、模糊推理層、規則運算層、輸出層組成；根據PID控制器的原理，對模糊神經網絡系統的動態模型進行公式推導，得到與PID控制器對應的三項基本參數，即增益系數、積分時間系數和微分時間系數；通過對這三項參數的調節，可實現模糊神經網絡對PID參數的優化過程；并通過PID控制器實現對鍋爐汽包水位的控制。

5.根據權利要求1所述的基于模糊神經網絡PID控制的鍋爐汽包水位控制的方法，其特征在于：所述步驟3中各元件的開發涉及元件名稱與圖標、輸入與輸出參數、元件控制參數以及模糊神經網絡PID控制算法的調用。

6.根據權利要求1所述的基于模糊神經網絡PID控制的鍋爐汽包水位控制的方法，其特征在于：所述鍋爐汽包水位的控制邏輯通過模糊神經網絡PID控制系統的元件與常規控制元件共同組態來實現；所述常規控制元件包括模擬量設定器元件、中間模擬量元件、微分調節器元件、減法運算器元件、繪圖元件。

7.根據權利要求3所述的基于模糊神經網絡PID控制的鍋爐汽包水位控制的方法，其特征在于：所述步驟5具體為：針對汽包水位控制的動態特征，在不同的控制條件下，對基于模糊神經網絡PID控制的鍋爐汽包水位的控制效果進行測試，分析控制性能指標，考察控制鍋爐汽包水位控制系統的抗擾動能力；所述控制條件包括給水流量與蒸汽流量無擾動、給水流量與蒸汽流量分別或同時產生階躍擾動的信號；所述控制性能指標包括調節時間、超調量、穩態余差。