智能控制及其在火電廠熱工自動化的應用

王維平 郭 順

（北方聯合電力海勃灣發電廠，內蒙古 烏海 016000）

1 智能控制的發展概況及研究內容

在1967年，Leondes等人第一次使用了“智能控制”這個詞語。十年后，Saridis又提出了三元交集論的觀點，三元交集論是指智能控制是人工智能、自動控制和運籌學的一個交集。但是隨著智能控制的理論的進一步的發展，智能控制不論是在我國還是在其他的國家都有了很大的發展，可以說是已經進入到了工程化和實用化的階段。未來幾年，隨著人工智能技術的迅速發展，智能控制一定會走向一個全新的發展階段。

關于智能控制系統的研究內容是根據其基本的控制對象的開放性、多層次等特性以及信息的多樣性、不確定性的特點，還有就是智能控制的基本控制的特點。

目前，智能控制的研究范圍包括以下幾個方面:1)對智能控制認識論和方法論的研究。2)根據實驗數據等相關知識對不確定性的辨識，控制、建模。3)信息學習的規則的生成與修改的方法。4)故障診斷的系統的組態理論和容錯的相關功能。5)處理組合復雜性數學計算的框架結構。6)實時控制任務規劃的集成和系統優化的方法。7)模糊控制和神經網絡技術的控制方法。8)智能控制技術在工業控制和機器人等領域的研究。

2 智能控制技術的方法

2.1 分層遞階的智能控制。大系統控制的一種重要方式就是分層遞階智能控制。對復雜的系統，通常情況下都是采用分層遞階的智能控制技術的。它的結構按智能程度的高低可以分為三個等級:組織級、協調級和運行控制級。且各個等級的智能程度也是進行相應地由高到低的排列的。結構的特點是:處于高層的單元對系統的行為影響范圍是相當大的而且是越高越大的;但是越是處于高級單元的決策周期就越是比處于低級單元的決策的周期長:越是處于高級的，對于出現的問題的描述就會遇是不確定的。

2.2 專家的智能控制。所謂的專家系統就是指將專家系統的理論和技術同控制理論的方法和技術有機的進行相應的結合，并且在一個不確定的環境中，去仿效專家的智能從而去實現對系統的控制。專家的控制系統可以分為兩種形式，即專家控制系統和專家式控制器。專家控制系統的結構是采用黑板等，結構比較復雜，它的造價的比較高的;而專家式控制器大多數是為工業專家控制器，它的結構是比較簡單的，同時也能滿足工業對于過程控制的要求，因此，他被廣泛的應用。

2.3 模糊控制。模糊控制是在1965年Zadeh教授創建的模糊集理論的基礎上由英國的Mamdani成功地將其應用于鍋爐和蒸汽機的控制上來的，近些年，模糊控制在很大的程度上得到了發展并且被廣泛的應用起來。模糊控制是基于模糊的推理并且模仿人的思維方式的基礎上建立的，它對難以建立精確的數學模型的對象實施的一種控制，它逐漸的成為處理推理系統和控制系統的不確定性的一種比較有效的方法。模糊控制就是以模糊數學和模糊語言的形式表示和模糊邏輯的規則的推理為基礎的，并采用計算機的控制技術。它的主要特點是:它具有較強的魯棒性，對于傳統控制的非線性、時變和時滯系統的控制的解決是比較容易的;控制系統設計不需要精確的數學模型而是依據操作人員的控制經驗和操作數據;它的推理過程采用的是不精確的推理，可以模仿人的思維過程處理一些復雜的系統;應用的語言變量并不是傳統的數學變量，比較容易形成專家系統。

2.4 神經網絡控制。神經網絡控制可以從微觀上模擬人腦的功能和相應的結構，可以通過模擬人的神經元的網絡結構和功能以及傳遞、處理信息的機理去設計的控制系統。神經網絡并不是善于表達知識的，但是的逼近非線性函數的能力也是相當強大的，控制系統中恰恰是利用了神經網絡的這一個優點。

2.5 復合智能控制。每一種智能控制的方法都有自身的優點，同時也有自己的局限性。智能控制技術的復合就是將這些不同的方法結合在一起所獲得的一種有效的方法，它可以形成風格和功能不相同的智能控制系統。在目前，世界上比較流行的復合智能控制有一下幾個:即神經網絡模糊控制、模糊專家控制以及模糊滑模控制。

3 智能控制在火電廠熱工自動化的應用

火電廠熱工自動化是保障設備安全的減輕勞動強度的重要技術措施。目前，將智能控制方法在熱工過程控制系統使用已經是研究的一個熱點。

3.1 過熱汽溫控制。鍋爐運行質量的重要指標之一是過熱的汽溫。鍋爐過熱汽溫的控制采用的是改變溫水量的控制手段，這樣的系統是有較大的慣性的，且動態特性不是固定的，這些年來，人們將智能控制的技術引入到這一個領域從而有效的去改善系統的性能，對于控制系統的適應性有了一定的增強。我們應用神經網絡模糊控制器把過熱蒸汽控制得以實現。這些結果都表明了神經網絡的模糊控制系統是發揮了各自的優勢的。即使是調峰機組的變工也不會影響良好的控制性能，仍然能較好地解決火電廠過熱汽溫控制的難題。

3.2 爐燃燒過程控制。鍋爐燃燒系統是會受到各種的因素的干擾的且總是在不斷波動的比較復雜的系統。專家系統多數是采用推理機的正向推理的方法，這樣可以逐次的去判斷知識庫中的規則，這是一種前向推理的系統。它的判斷規則集有許多的方面其中有煤厚調節子集、工況判斷子集、送風調節子集、緊急事故及執行機構故障診斷子集等等。自從控制系統投入運行，它的效果總體上講是令人滿意。事實上，智能控制技術的使用不僅僅是克服了系統中的不確定性，同時也改善了系統的控制精度，有效的提高了控制品質。

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