模糊PID控制在电厂过热气温控制系统中的应用
张燕红"
（1.江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江，212013；2.常州工学院电于信惠与电气工程学院，江苏常州，213002）
摘要：针对发电厂的这热汽温控制系统中锅炉过热器出口温度的非线性、时变性、滞后性等特点，文中提出了一种模潮PID控制在过热浅温控制系统中的应用.该控制系统统够很好地 充强非线性和时变性，使过热汽温控制系统具有较强的鲁棒性，从而提高了控制系统的控制品质，提高了过热器的生产效车.
关键间：过热汽温控制系统：非线性：时变性；滞后性：模棚PLD控制
中国分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1009-3230（2012)05-0021-03
Application ofFuzzyPID ControlinPowerPlantSuperheated Temperature Control System
ZHANC Yan-horg'2(1. School of Electrical and Information Engineering Jiangsu University Zhenjiang
212013 China;2. School of Electronic Informution & Eleetric Engineering. ChangzhouInstitute of Techpology Changzhou 213002 China)
syslem is with nonliner time-arying delay characteriasics a fuzzy PlD cntroi is applied in the o ps qs jo a o superhested stesm temperalure control system in this paper. The control system csn better overethe nonlinear time-varying charscteristics which makes the superheated stesm tmperture control system hes strong mobust so the quality of the control system is improred and better control efect isobtained.
Key words; The superheated stesm tenperature cortrol syslem; Nomlineer; Time-varying; FuzzyPID controller
备的生产效率下降.所以，必须把过热器出口的温度控制在规定的范围内.但是由于电厂过热汽疆控制系统的被控对象往往是非线性、大时涉、时变不确定的，难以建立精确的控制模型，应用普通控制的发菱，模幅控制也被广泛地应用于各个工 的PID控制是很难以满足工艺要求的.施着智能业领域中，为了解决这一间题，本文提出了模PID控制在发电厂过热气温控制系统中的应用，使得过热器的主汽湿能够稳定地控制在期塑值，使得过热器始终处于最佳的工作状态，从而提高
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在发电厂的过热汽温系统中，锅炉过热器的出口温度（主汽蕴）对整个电广的安全运行和生产效率具有非常重要的意义.过热器温度过高或过低，都影响整个控制系统的运行，过热器温度过高，过热器容易损坏：若过热器温度过低，使得设
了过热器的工作效率，这对工业生产具有十分重要的意义.
1过热气温控制系统
发电厂的过热汽温控制系统如图1所示.过热汽温控制系统包括汽包、一级过热器、喷水减温 器、二级过热器、调节阀等.喷水减温器安装在一级过热器和二级过热器之间，其作用是通过调节喷水流量调节阀改变进人过热器的蒸汽温度，从而影响二级过热器输出的蒸汽温度，即我们需要控制的主汽温的数值，加热后的主汽温可以直接 输人汽轮机中使用.系统设计的目标是利用温度变送器检测二级过热器的温度，压力变送器检测汽包的压力，采集到的数据利用模PID控制模型输出一定的控制量对主汽温进行控制，改变给水调节阀的开度来实现对给水量的调节，给水量影响汽包中蒸汽量，经过一级加热器和二级加热 器，从而控制了二级加热器的输出口的温度，从面使得电厂过热汽温控制系统处于最佳的工作状态.由于过热汽温控制系统的被控对象的大惯性、时滞性等，无法采用普通的PID控制，因此，本文选用模糊PID控制，控制器选用德国西门子公司生产的S7-300型PLC.
图1过热汽图控制系统
过热汽温模棚PID控制系统框图如图2所示，二级过热器的出口温度通过温度变送器检测 并转化成电信号，与设定的温度所对应的电信号进行比较，得到偏差信号e与偏差的变化率ec，其作为模棚PID控制器的输人信号，经过模糊推理和解模翻等运算后，得到相应的控制量，该控制量对给
水阀进行控制，改变给水阀的开度，从面改变了进人汽包的给水量，从而调整了过热器的出口温度.
图2过燃汽温模PID控制系统柜图
2 模糊PID控制算法
模期PID控制器的结构如图3所示，
图3模核控制器的结构
出口温度的偏差e和偏差的变化率ec，系统的输 控制器的输人量为设定的温度与过热器的出量为控制量u，偏差e和偏差的变化率ec的模论域为：1-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4，51，输出的控制量u的模糊论域为：1-4，-3，-2，-1 0，1 2 3，41，以实验数据为依据确定偏差将其影射到模糊论域，并分为负大、负中、负小、 及其变化率的基本论域范围，通过确定量化因子，零、正小、正中、正大七个语言值，为设计方便文中取量化因子为1.
同样对于模期控制系统输出的Fuzzy集合论域U，可以通过比例因子G.转换到控制量基本论域[-u，u]，即控制量的实际变化范围.
比例因子C.与量化数值U的乘积即为实际控制输出量，为计算简便这里比例因子取1.
再根据各Fuzzy子集的隶属度赋值表和各参数的 由e ec及k、k、K的Fuzy子集的隶属度，fuzzy调整规则模型，运用Fuzzy合成推理设计出的PID参数的fuzry调整矩阵，这是整定系统Fuzzy控制算法的核心，将其存人程序存储器中供查询.
定义K 、K参数测整算式如下：
4结论
针对发电厂过热汽温控制系统中被控对象的点，将模期PID控制器应用于此控制系统，实现了 大惯性和纯海后性以及存在随机干扰因素多的特参数的在线整定，克服了被控对象纯滞后的不稳定性，能够有效地对过热汽温控制系统进行控制，使得过热汽温控制系统具有较强的鲁律性，提高了控制系统的运行效率.
式中，x 、k、K，是PID控制器的参数，Km、K、是k、K、K，的初始参数，它们通过常规方法得到.在线性过程中，通过微机测控系统不断的检测系统的输出响应值，并实时的计算出偏差和 编差变化率，然后将它们模期化得到E和EC，通过查询Fuzry调整矩阵即可得到K、k、K三个参数的调整量△K，、AK，、AK，完成对控制器参数的调整.
参考文
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3控制系统软件设计
过热汽温控制系统的主程序流程图如图4所示，统程序主要包括系统初始化、数据采集与标度转化.模期PID控制和数据显示.模PID控制算法流程图如图5所示.
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