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方法,其优点是系统结构较为简单,易于实现,对于有精确的数学模型的对象,是首选
的控制系统。然而对于锅炉汽包水位这一时变、死区、非线性、多变量、扰动大的复杂
系统,这绝非一件易事。水位对象的特征随着锅炉运行工况的改变而改变,没有确定的
数学模型。最大问题是在汽包运行中会出现“虚假液位”现象,若采用简单的 PID 控制
方式控制汽包水位,在出现“虚假液位”时,控制系统将会减少汽包进水流量,致使汽
包中供水量进一步减少。因此,常规的 PID 控制器难以获得良好的控制效果。
模糊控制摆脱了精确数学模型的束缚,开辟了工业过程控制的一条新途径。模糊控
制的优点就是不需要建立对象的精确数学模型,而根据人工控制规则组织控制决策表,
然后由该表决定控制量的大小。因此研究适应性很强的模糊控制理论,以及它在锅炉水
位系统中的应用是有非常重要意义的,不仅可以丰富完善模糊控制的理论体系,而且有
广泛的应用前景。由此看来,将模糊控制引入锅炉水位控制系统已是势在必行。并且,
在先前将模糊控制应用到汽包水位控制系统的实践中,常规的二维 PD 模糊控制存在比
较大的静态误差和“多级继电器”特性,降低了它的控制精度。所以有必要对模糊控制
进行更深入地研究,以便提高对汽包水位系统控制的性能。
同时,人们也在其它控制方法上做了很多研究,例如:基于集散控制系统的锅炉控
制、基于神经网络控制的锅炉控制、基于专家控制的锅炉控制、混沌 PID 智能控制器及
遗传算法-神经网络 PID 智能控制器等。但应用最活跃的是模糊控制。其中,模糊-PID
控制技术扮演了十分重要的角色,并且仍将成为未来研究与应用的重点技术之一。本文
就是对模糊-PID 控制在锅炉控制中的应用进行研究
[4]
。
1.3 控制方法的分类
在锅炉汽包水位的自动控制中,针对不同的控制信号,可以有单冲量控制系统、双
冲量控制系统和三冲量控制系统。其中,单冲量控制系统以汽包水位测量为唯一的控制
信号;双冲量控制系统在汽包水位信号为主要的控制信号的基础上,加入蒸汽流量为潜
亏信号;三冲量控制系统在双冲量控制系统的基础上,又引进给水量控制信号作为内环
控制,下面分别加以详细说明:
(1)单冲量控制系统
单冲量控制系统是以汽包水位测量信号为唯一的控制信号,即调节器根据汽包水位
测量值与给定值的偏差去控制给水调节阀,改变给水量来保持汽包水位在允许范围内。
单冲量汽包水位控制系统存在两个主要问题: