鍋爐氣壓模糊控制器的設計與仿真

摘 要:模糊控制魯棒性強，適用于非線性時變及滯后系統，在不知道被控對象的精確數學模型條件下，可以得到理想的控制效果。

關鍵詞:模糊控制器;被控對象;鍋爐燃燒控制

中圖分類號:TB

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)07-0288-01

鍋爐燃燒控制是火電廠最重要的過程控制。由于鍋爐燃燒是典型的多變量復雜系統，難以建立精確的數學模型，使得基于數學模型帶固定參數的常規PID控制方案難以獲得理想的控制效果，鍋爐燃燒控制也因此成為火電廠過程控制中的一大難題。

模糊控制的突出特點在于控制系統的設計不要求知道被控對象的精確數學模型，只需要提供現場操作人員的經驗知識及操作數據，而且模糊控制器魯棒性強，適用于非線性時變及滯后系統。因此將模糊控制方案引入鍋爐燃燒控制應能取得有效的結果。鍋爐燃燒控制中主氣壓力Pm與一次風擋板開度vr的關系是

Pm402100s2+210s+1Vr(1)

1 設計模糊控制器

模糊控制器采用以鍋爐氣壓變化和氣壓變化率為輸入變量，以一次風擋板開度為輸出變量的雙輸入單輸出結構。它們的模糊集和論域定義如下:

偏差E，偏差變化率Ec，控制量U的模糊集均為{NB，NM，NS，0，PS，PM，PB}，模糊控制規則如表1，隸屬度函數如圖1。

表1 控制規則表

E

Ec

NBNMNS0PSPMPB

NBPSPSPSPSPMPBPB

NMNSPSPSPSPMPMPB

NSNMNS00PSPMPM

0NBNMNS0PSPMPM

PSNBNMNS00PSPM

PMNBNBNMNSNSPSPS

PBNBNBNMNSNSNSNS

圖1 隸屬度函數

2 仿真

Matlab中的Simulink環境可以直觀明了地觀察所設計的模糊系統是否符合需要，也可以幫助分析和解決問題，指導系統的設計、修改以及完善。

火電廠的鍋爐燃燒控制仿真方框圖如下:

圖2 模糊控制系統Simulink仿真模型圖

其中引入Ke和Kec分別對誤差信號及其變化率進行規范處理，使得其值域范圍與模糊變量的論域吻合，然后對這兩個信號模糊化后得出的信號進行模糊推理，并將得出的模糊量解模糊，得出精確變量，通過規范化增益Ku后就可以得到控制信號。設定Ke=2.3，Kec=0.001，Ku=0.18。

圖3 模糊控制系統仿真圖

給系統加上擾動

圖4 模糊控制系統加擾動后的模型圖

圖5 模糊控制系統加擾動后的仿真圖

3 結果分析

(1)模糊控制系統具有良好的性能。

(2)系統在受到定值擾動時候，調節時間和超調量都較小。

參考文獻

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