模糊自適應PID控制器在火電廠主蒸汽溫度控制中的應用研究

韓博

火力發電機組控制系統應用集散控制系統后，使發電機組的“自動投入率”等控制指標得到了較大提高。然而，很多發電廠仍然沿襲傳統的PID控制模式，使控制品質并沒有得到明顯提高。例如很多火電廠的鍋爐主蒸汽溫度等控制系統。也很難控制在確定的目標范圍內。在模糊控制的基礎上，將模糊控制與傳統PID結合得到的自適應PID控制器則能夠在火電廠主汽溫控制系統中的更加良好效果。

1火電廠主汽溫控制系統介紹

主蒸汽溫度控制的任務是維持過熱器出口溫度在允許的范圍之內，并保護過熱器，使其管壁溫度不超過允許的工作溫度。過熱蒸汽溫度是鍋爐汽水系統中的溫度最高點。如果過熱蒸汽溫度偏低，則會降低發電機組能量轉換效率；而且汽溫偏低會使汽輪機尾部蒸汽濕度增大，嚴重影響汽輪機的安全運行。

過熱蒸汽溫度串級控制系統由主參數、副參數、主調節器、副調節器、主回路、副回路、主對象和副對象組成。串級控制系統具有很強的克服內擾的能力、提高系統的工作頻率和有一定的自適應能力等特點。

2PID控制與模糊控制

在工業控制中，PID控制一直都被廣泛應用。PID控制器算法和結構比較簡單，不要求精確的數學模型，并且其控制效果比較理想。此外，對于受控對象特性的稍許變化，PID控制性能指標不是很敏感，這極大地保證了系統調節的有效性。PID調節可用于補償系統使之達到大多數品質指標的要求。因此，PID調節是工業領域最廣泛應用的基本控制方式。

模糊控制具有許多傳統控制無法與之比擬的優點，其中主要有：不需要掌握過程的精確數學模型；為一種非線性控制方法，工作范圍寬，特別對復雜，非線性系統，其控制效果比PID控制的效果好等。

火電廠主蒸汽溫度控制系統中的控制對象本身就具有滯后大和慣性大的特性，并且主蒸汽溫度變化的原因很多。采用模糊控制的方法可以有效的克服復雜系統的非線性和不確定特性。但是模糊控制系統的控制作用較粗糙，使得穩態控制精度較低。將模糊控制技術與常規PID控制相結合構成模糊控制與PID復合控制系統，集兩種控制策略的優點，既改善了常規控制的動態過程又保持了常規控制的穩態特性，會取得很好的效果。

3模糊PID控制器的仿真研究

模糊PID復合控制指的是模糊技術與常規的PID控制算法相結合的控制方法。

圖1為模糊自適應PID和常規PID仿真比較曲線圖。模糊自適應PID通過輸入偏差和輸入偏差變化率，在線自動調整PID參數，從而達到良好的控制效果。模糊自適應PID對系統的動態性能和穩態精度都有很好的提高。PID控制穩態輸出值=0.99979，模糊自適應PID控制穩態輸出值=0.99996。

由仿真圖可知，對于控制精度要求高的控制系統選用模糊自適應PID參數控制器是很好的選擇。

4結語

本文介紹了模糊控制和PID控制，并將兩種方法結合起來設計了自適應PID控制器，仿真結果表明模糊自適應PID控制器在火電廠主汽溫控制系統中有良好的效果，具有較強的自適應性和魯棒性。