燃氣燃油鍋爐模糊邏輯控制器的設(shè)計

　我國大部分的燃油燃氣鍋爐控制系統(tǒng)與燃燒機的控制單元基本呈分離狀態(tài)，其基本控制功能未有機結(jié)合。根據(jù)對鍋爐控制系統(tǒng)進行分析，只有對燃燒機進行優(yōu)化反饋控制，才能充分發(fā)揮鍋爐、燃燒機的功效和潛力，提高系統(tǒng)的運行效率因而鍋爐運行效率提高的關(guān)鍵在于燃燒控制系統(tǒng)的完善、系統(tǒng)配套技術(shù)和經(jīng)濟燃燒的控制策略。

　　2鍋爐系統(tǒng)經(jīng)濟運行優(yōu)化分析評估與控制策略的確定根據(jù)傅立葉熱力學(xué)理論，爐膽理論燃燒溫度與進風(fēng)量燃料量成正比，同時也與過量空氣系數(shù)成正比因此，爐膽理論燃燒溫度與效率存在著極值關(guān)系，如能控制爐膽溫度達到這一極值區(qū)域，就能得到較高的效率但系統(tǒng)影響因素較多：按鍋爐用途有采暖熱水、飲用水等；按不同的運行環(huán)境和輔助機構(gòu)配備燃燒模式有多級式、多級比例式、多級比例調(diào)節(jié)式MM微調(diào)節(jié)及EGA煙檢調(diào)節(jié)控制等；按燃燒控制測控參數(shù)有溫度、濕度、氧量、過熱保護、水位油位、大小火焰控制、電氣控制（油泵、冷水泵、熱水泵等）在實際的燃油燃氣鍋爐控制中，最重要的參數(shù)是燃燒室內(nèi)平均溫度，實際測量參數(shù)為爐內(nèi)水或媒質(zhì)水溫度、排煙溫度、排煙含氧量等通過對水溫、爐壓、排煙溫度、含氧量COCO2Nx等的檢測，反饋控制燃料量和進風(fēng)量，控制過量空氣系數(shù)，煙溫及各種氣體量在最佳范圍，達到鍋爐系統(tǒng)經(jīng)濟運行的目的。確的數(shù)學(xué)模型；②采用比例因子進行參數(shù)整定的控制器，有利于實現(xiàn)參數(shù)的自適應(yīng)；③利用非線性控制，當(dāng)對象的參數(shù)發(fā)生變化時，有較強的適應(yīng)性根據(jù)控制對象的特征，采用模糊控制技術(shù)可獲得較為理想的效果3控制器設(shè)計的技術(shù)途徑①確定模糊控制器的結(jié)構(gòu)，即確定關(guān)鍵的輸入、輸出量，②輸入、輸出變量的模糊化，即把輸入、輸出的精確量轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的語言變量的模糊集模糊集通�？砂础柏摯�，負中，負小，零，正小，正中，正大”的方式劃分。③模糊推理決策算法的設(shè)計，即根據(jù)模糊控制規(guī)則進行模糊推理，并決策出輸出模糊量④對輸出模糊量進行模糊判決，完成其模糊量到精確量的轉(zhuǎn)化判決的方法主要有：最大隸屬度法、取中位數(shù)法、加權(quán)平均法等⑤對于多參數(shù)的非線性系統(tǒng)，基于人腦和經(jīng)驗的模糊邏輯的控制語言，才能真正實現(xiàn)智能和精確控制在多級控制策略中溫度參數(shù)為一級，排煙含氧量為二級，其他參數(shù)為三級各級具有不同的優(yōu)先權(quán)，其中一級為最高。

　　4模糊控制器設(shè)計介紹4.1模糊控制器結(jié)構(gòu)的設(shè)計通過對不同鍋爐應(yīng)用系統(tǒng)運行的充分研究分析，對象系統(tǒng)具有多輸入、多輸出的大時滯、魯棒性強多參數(shù)的復(fù)雜過程模糊特征由熱力分析得知，鍋爐控制主要參數(shù)為爐內(nèi)溫度和煙氣含氧量。對已匹配鍋爐系統(tǒng)，直接測量爐內(nèi)火焰平均溫度很困難，根據(jù)熱力學(xué)定律，對有效吸熱量的特征參數(shù)一媒質(zhì)水溫度及排煙含氧量進行測量。將輸入簡化為溫度、服電機的控制，設(shè)其分別為UA，特征控制系數(shù)的空氣燃料比為B，則B=A/U又因AU兩參數(shù)之間存在一確定函數(shù)關(guān)系，即U唯一確定A，B值由燃燒設(shè)備設(shè)計確定，并依據(jù)燃料、海拔高度以及排煙含氣量等因素而通過燃燒機控制器設(shè)定及調(diào)整。據(jù)此對燃氣燃油鍋爐系統(tǒng)采用多輸入二參數(shù)輸出的控制手段。鑒于溫度、排煙含氧量二參數(shù)的模糊化和推理、決策算法原理相同，為便于討論僅對一級溫度參數(shù)進行討論，模糊控制器理論模型可進一步簡化為：輸入變量為溫度的偏差e及偏差變化率e.，輸出控制僅為燃料門開度特征值u4.2輸入、輸出變量的模糊化和推理、決策算法的設(shè)計在經(jīng)過大量的實驗和測取后，取溫度偏差e和溫度差的變化率的模模糊集為：-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6，實際的偏差和偏差變化率的變化范圍一般均不在的整數(shù)。

　　同前控制算法的設(shè)計，根據(jù)控制原理引用兩個流量配比因子作為模糊控制參數(shù)。溫度控制的模糊語言規(guī)則形式為：“如果e正大且ec正大，則u正大”。

　　4.2.1不同力口溫區(qū)間的考慮在快速加溫區(qū)，溫度偏差可能大一些；在慢速加溫區(qū)精度要求高一些，偏差要小一些針對不同要求，若要全部滿足，最簡單的辦法就是將量化等級數(shù)目增加，但這樣會使查詢的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜為更好解決這一問題，同時又能使用相同的控制規(guī)則狀態(tài)表，以減小系統(tǒng)開銷，我們對偏差e偏差變化率ec及控制量u引用比例因子。設(shè)在偏差大的場合為；在偏差小的場合為，b<為使用相同的論域引入比例因子為K，且b=a，存儲這樣的結(jié)果，可在不同的加溫區(qū)間使用相同的存儲單元這樣既可避免使用更多的存儲單元以減少計算量，且能滿足不同區(qū)間的精度要求4.22模糊控制參數(shù)的自整定設(shè)偏差量化因子為ke，偏差變化率的量化因子為kv，控制量的量化因子為ku，由自整定的原則為：當(dāng)偏差或偏差變化率較大時，進行粗調(diào)控制山這時可以降低對e和e.的分辨率，采用較大的控制變化量，以縮小kekv和放大ku當(dāng)e*e.較小時，也即系統(tǒng)已接近穩(wěn)態(tài)，實行5系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制原理該系統(tǒng)采用兩級控制方案，燃燒機風(fēng)門、燃料閥的伺服機構(gòu)為一級（模糊控制內(nèi)核），外圍設(shè)備如：泵、閥為二級模糊控制算法包括兩個部分，首先計算離線查詢表，然后在控制過程中在線計算輸入變量，先將他們作模糊化處理，從而得出控制決策軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)和抗干擾措施，系統(tǒng)設(shè)計以經(jīng)濟運行為基礎(chǔ)為控制邏輯原理圖采暖期燃料總消耗量是燃耗量對時間的積分，根據(jù)供熱要求和使用環(huán)境狀態(tài)，輸入熱功率一時間曲線的特征參數(shù)、環(huán)境溫度、海拔高度等，模糊控制器根據(jù)實時參數(shù)測量結(jié)果，控制各個對象，從而達到經(jīng)濟運行的目的。

　　5.1模糊控制器模糊控制器是控制系統(tǒng)的核心，包括：電源單元A/D轉(zhuǎn)換器微處理器薄膜鍵盤、液晶顯示器、串行接口等組成5.2溫度、含氧量等參數(shù)測量溫度、含氧量等參數(shù)，通過其變送器，信號調(diào)理后進入A/D，由計算機進行處理系統(tǒng)根據(jù)運行模式、溫度及含氧量等輸入?yún)��?shù)，通過模糊控制策略分析，對燃燒機泵、閥等的工作狀態(tài)進行閉環(huán)控制5. 3控制執(zhí)行單元和過程輸入輸出單元模糊控制器輸出信號：經(jīng)燃燒控制器功率放大后驅(qū)動燃料門和進氣門的伺服機構(gòu)；其它開關(guān)量信號經(jīng)24V中間繼電器再驅(qū)動各種交流接觸器來驅(qū)動電機和其它負載另外，各種運行過程狀態(tài)信號和報警信號（DI）經(jīng)計算機處理李及。微型計算機控制系統(tǒng)