【毕业学位论文】(Word原稿)分段串级汽温控制系统性能分析与仿真研究-自动化

毕 业 设 计 (论文 ) 题目 分段串级汽温控制系统性能分析与仿真研究 院 系 自动化系 专业班级 自动化专业 学生姓名 导教师 二 一 年六月 华北电力大学本科毕业设计（论文） I 分段串级汽温控制系统性能分析与仿真研究 中文摘要 随着我国电力工业的迅速发展，越来越多的高参数大容量机组陆续投产。从发展趋势看 , 600以上等级的火电机组已成为大电网的主力机组。同时大容量机组的不断增加和电网调度自动化程度的日益提高，对火电厂机组的控制品质提出了更高的要求。主 蒸汽温度是锅炉运行中的主要参数 ,它的高低直接影响锅炉安全稳定运行。锅炉主汽温控制有非线性和时变性。其大延时和大惯性的特点使其一直以来都成为火电厂自动控制的难点。 本次毕业设计，针对分段串级汽温控制系统的特点，组成及工作原理进行分析，提出一种适合大迟延对象的并能在实际中得到应用的控制策略后，进行仿真实验，研究其动态特性与鲁棒性。 关键字 ：过热器，分段控制，串级控制，过热汽温，控制策略 华北电力大学本科毕业设计（论文） s 00 MW a of in of of of it is a to of is of is in of of in is It is to of In we on of a be in we 北电力大学本科毕业设计（论文） 目 录 中文摘要 . I . 一章 绪论 . 1 力行业发展现况 . 1 题内容和背景 . 1 包炉主汽温控制系统的工艺流程 . 1 流锅炉 主汽温控制系统的工艺流程 . 2 过热器的分段控制策略 . 2 热汽温控制的意义及控制难点 . 2 级控制策略 . 3 文的研究内容 . 4 第二章 主汽温热力系统及控制策略分析 . 5 流炉与汽包炉汽温控制系统的区别 . 5 热器的工艺流程 . 5 温调节对象的动态特性 . 6 热汽温的分段控制策略 . 7 汽温控制的任务分配 . 8 级控制系统的概述 . 9 级汽温调节系统 . 11 第三章 主汽温控制策略 . 13 述 . 13 糊控制论 . 14 经网络控制及其与模糊控制的结合 . 15 估器 . 16 第四章 分段串级控制系统的工程实现 . 17 热汽温控制系统 . 17 热汽温控制连锁逻辑 . 19 级减温喷水控制逻辑 . 20 级减温水喷水控制逻辑 . 21 第五章 分段串级汽温控制系统的 仿真实验 . 22 节器参数的工程整定法 . 22 控对象数学模型 . 22 汽温控制系统 真及性能分析 . 23 汽温控制系统 态图 . 23 汽温控制系统在设定值扰动下的仿真 . 23 汽温控制系统在减温水扰动下的仿真 . 24 汽温控制系统鲁棒性测试 . 25 级汽温控制系统的 真及性能分析 . 25 级汽温控制系统 态图 . 25 级汽温在设定值扰动下的响应曲线 . 26 级汽温在减温水扰动下的响应曲线 . 26 级汽温控制系统鲁棒性测试 . 27 第六章 总结 . 28 华北电力大学本科毕业设计（论文） 参考文献 . 29 致 谢 . 30 华北电力大学本科毕业设计（论文） 第一章 绪论 力行业发展现况 电力行业是国民经济发展的重要支柱，是人类社会生产和生活必不可少的重要产业。在我国各大电力系统中，主力机组的单机容量已有 30000继续到 1000着单机容量的增大，初蒸汽参数也向高压、超高压、亚临界、超临界、超超临界压力逐步过渡。超临界机组是我国近期发展 起来的大容量机组，并逐渐将成为国家电力行业的主力机组。 就目前看来，我国发电还是主要以火力发电为主，由于我国的煤炭储量还较为丰富，所以火力发电厂主要还是燃煤电厂，而考虑到煤炭、石油、天然气等资源的有限性和不可再生性以及我国水利资源的可观性，我国这几年正在大力发展水电站。除此以外，核电事业的发展也取得了很好的成绩，如新建的三门核电站、福清核电站等。这标志着我国的发电模式逐渐向环保、节能、高效、多元、安全、低耗、环保、调度灵活的电力系统目标发展。数据显示，截至 2009 年底，全国发电设备容量 87407 万千瓦，同比 增长 其中，水电 19679 万千瓦，占总容量 同比增长 火电 65205 万千瓦，占总容量 同比增长 水电占总容量比重上升 百分点，而火电占比则减少 上可知，在未来很长的一段时间内，火电机组仍是发电的主力。 火电厂日渐朝着大机组大容量的方向发展，这样可以提高热效率，每千瓦的建设投资和发电成本也会降低。目前，我国发电主要是向 6001000于超临界和超超临界机组可以调高煤炭利用率、降低环境污染、提高经济性的 优势，发展超临界机组和超超临界机组是必然趋势。 题内容和背景 包炉主汽温控制系统的工艺流程 汽包炉主汽温控制系统是由汽包，水冷壁，减温器和过热器串联而成。其工艺流程可以从图 1看出。主汽温控制系统采用分段控制策略，具体内容可见 包炉主汽温调节可以分为 A、 汽经过 A、 后通过蒸汽管道进入汽轮机。通过 A、 、 过 A、 文） 图 1包炉主汽温控制系统的工艺流程图 流锅炉主汽温控制系统的工艺流程 直流锅炉没有汽包，只有汽水分离器。直流锅炉是依靠给水泵一次性的将通过省煤器预热、水冷壁蒸发、过热器各受热面而变成过热蒸汽。其工艺流程可以从图 1流锅炉主汽温控制系统和汽包锅炉一样，采用分段控制、通过调节 A、 B 两侧喷水流量调节蒸汽温度。 图 1流锅炉主汽温控制系统的系统流程图 过热器的分段控制策略 过热器一般会分为低温过热器、屏式过热器和高温过热器。过热器采用两级喷水减温，一级喷水减温器通常布置在屏式过热器之前，且分布在过热器的中间位置。二级喷水减温器通常布置在高温过热器之前，同样安装在过热器的中间位置。一级减温器的作用是使屏式过热器出口温度维持在设定值，以保护屏式过热器管壁不超温，同时配合高温过热器温度控制系统的工作。二级喷水减温器是使主汽温维持在规定的范围内， 并保持末级过热器不超温。过热器每级喷水减温系统均有两只减温器，每只减温器均分 A、 B 两侧。对于 A、 B 两侧来说，由于其出口均有独立的温度测点，且温度的设定值可以相互独立，所以其控制系统可以设计为两套独立的汽温控制策略。 热汽温控制的意义及控制难点 过热汽温控制对于机组的安全经济的运行有着非常重要的意义，但同时也是最难控制的的系统之一，其控制难点主要体现在一下几个方面： 1）过热汽温的干扰因素很多，例如负荷，减温水量等。 2）在各种扰动量的干扰下汽温对象具有非线性、时变等特性，使控制难度加 大。 3）汽温对象具有大迟延、大惯性的特点，尤其是随着机组容量和参数的提高，蒸汽过热受热面的比例加大，使其迟延和惯性进一步加大，增大了控制难度。 但同时过热汽温控制对于机组安全经济的运行有着相当重要的作用，主要有以下几个方面： 后屏过热器 未级过热器 主汽温水冷壁汽水分离器一级减温水前屏过热器二级减温水华北电力大学本科毕业设计（论文） s) s) s) s)s)s)s)s)u1 -+-+1） 过热汽温过高会使蒸汽管道金属和锅炉受热面的蠕变加快，影响使用寿命。当超温严重的时候，将会使材料强度急剧下降从而导致管道破裂。过热汽温过高还会导致汽轮机的汽缸、汽门、前几级喷嘴和叶片的机械强度下降，导致使用寿命降低和设备损坏。 2） 汽温过低，将会影响机组的经济性。当汽温低的时候机组热效率降 低，煤耗增大。另外，汽温降低会使汽轮机尾部的蒸汽湿度增大，影响汽轮机内部的热效率，使汽轮机末几级叶片的侵蚀加剧。此外，汽温降低会使汽轮机所受的轴向推力增大，对汽轮机的安全运行很不利。 3） 主汽温变化过大，除使管材及有关部件产生疲劳外，还将引起汽轮机汽缸的转子与汽缸的胀差变化，甚至产生剧烈振动，危及机组安全运行。 总之，过热汽温是火电机组的主要参数。由于过热器是在高温、高压环境下工作，过热器出口汽温是全厂工质温度的最高点，也是金属壁温的最高处，工艺上允许的汽温变化又很小，汽温对象特性呈非线性，影响汽温变化的干扰因 素多等，这些都使得汽温控制系统复杂化，因此正确选择控制汽温的手段及控制策略是非常重要的。 级控制策略 过热汽温控制对象具有大迟延大惯性的特质，简单的单回路控制系统不能满足控制要求。目前大型机组多数采用串级控制系统，串级控制系统原理框图如图 图 1级控制系统原理框图 从图中可以看出，串级系统和简单系统有一个显著的区别，即其在结构上形成了两个闭环，一个闭环在里面，被称为副环或副回路，在控制过程中起着“ 粗调”的作用，一个环在外面，成为主环或者主回路，用来完成“细调”的任务，最终能够保证被调量满足工艺要求。 串级控制系统具有良好的控制性能，主要原因有以下三个原因： 1）对二次干扰有很强的克服能力； 2）改善了对象的动态特性，提高了系统的工作频率； 3）对负荷或操作条件的变化有一定的自适应能力。 由于串级控制系统的良好控制性能，所以在过热汽温控制中得到了广泛的应用。在基本扰动下，主汽温反映有着较大的迟延，而减温器出口温度有着明显的导前作用，因此可以构成以减温器出口温度为副参数，过热器出口温度为主参数的 串级控制系统，具体如图1 当扰动发生在副回路时（如减温水温度发生扰动），由于有副回路的存在，并且导前区的惯性小，副调节器能够快速反应，消除扰动，从而使主汽温不必发生较大变化。当扰动发生在副回路之外时，引起主汽温偏离设定值，这时主调节器改变其输出信号，通过副华北电力大学本科毕业设计（论文） 调节器调节减温水流量，使主汽温恢复设定值。 图 1过热汽温串级控制系统 文的研究内容 1)了解主汽温控制现状，主汽温控制系统的热力系统及其控制对象的特性 ,对各种控制策略都要 有大概的了解，并选定自己要做的控制策略。 2)对分段串级控制系统的工程应用做出分析。 3)了解各种整定方法，建立汽温控制对象的数学模型。 4）在文献中找到符合自己需要的数学模型，分别设计一级与二级汽温控制系统，并进行参数整定。 5) 对一级与二级汽温控制系统分别进行仿真实验，熟悉参数调节的方法，研究控制系统的稳定性，动态性能并进行鲁棒性测试。 温器y 221+减温水调节阀华北电力大学本科毕业设计（论文） 第二章 主汽温热力系统及控制策略分析 流炉与汽包炉汽温控制系统的区别 汽包炉的汽水系统主要由省煤器，汽包，下 降管，水冷壁，过热器和再热器组成。 在汽水系统中 ,锅炉的给水由给水泵打出 ,先经过高压加热器 ,再经过省煤器吸收一部分烟气中的余热后进入汽包 不断地吸收炉膛辐射热量 ,由此产生的饱和蒸汽由汽包顶部流出 ,再经过多级过热器进一步加热成过热蒸汽。这个具有一定压力和温度的过热蒸汽就是锅炉的产品 . 高压汽轮机接受从锅炉供给的过热蒸汽，其转子被蒸汽推动，带动发电机转动而生成电能。从高压汽轮机排出的蒸汽，其温度、压力都降低了，为了提高热效率，需要把这部分蒸汽送回锅炉，在再热器中再次加热， 然后再进入中、低压汽轮机做功，最后成为乏汽从低压汽轮机尾部排入冷凝器凝为凝结水。凝结水与补充水一起经凝结水泵先打到低压加热器，然后进入除氧器，除氧后进入给水泵，至此完成了汽水系统的一次循环。 直流炉的汽水系统主要由省煤器、汽水分离器、分离器储水罐和储水罐控制阀、水冷壁、过热器和再热器组成。 直流炉与传统汽包炉在结构上的主要区别主要在于直流炉没有汽包，只有汽水分离器，所以直流炉的蓄水能力不强，但是对于扰动和负荷的响应较快。直流锅炉因为没有汽包，给水一次性通过省煤器、水冷壁、过热器。直流锅炉不受 工作压力的限制，可以适用于 300 直流锅炉的加热面和蒸发受热面之间和蒸发受热面和过热受热面之间无固定的分界点，在工质发生变化时，各受热面的长度会发生变化。 直流炉的主要过程是：首先从给水泵过来的锅炉除盐水，经过省煤器加热后再经过水冷壁的受热面加热后变成汽水混合物，经汽水分离器后到过热面。 在直流锅炉中，蒸汽流量等于给水量和减温水量的叠加，如果采用和汽包炉同样的喷水降温的手段，则当喷水增加时，给水就会减少，继而扩大了燃水比的失调程度。所以对于直流锅炉，必须保持燃水比 作为维护主汽温的粗调手段，用喷水减温作为细调手段。 超临界直流锅炉的主汽温控制相对于汽包锅炉增加了许多困难，主要体现在：汽温控制的要求增大；被控量过热器温度对于给水流量改变的相应迟延时间（ T=200汽包锅炉的同样迟延（ T=30的多。因此，通常采用响应较快的微过热汽温作为判断燃水比是否失调的的检查信号。 热器的工艺流程 从图 2以看出，过热器分为低温过热器、屏式过热器、末级过热器，有两级减温系统。一级喷水减温器的作用是使屏式过热器出口温度维持在设定值，以保护屏式 过热器华北电力大学本科毕业设计（论文） 管壁不超温，同时配合高温过热器温度控制系统的工作。二级喷水减温器是使主汽温维持在规定的范围内，并保持末级过热器不超温。每级过热器的 A、 B 两侧都有各自的温度测点，且温度设定值可以单独设定，所以其控制策略可以设计为两套独立的控制策略。 图 2热器喷水减温控制工艺流程图 温调节对象的动态特性 影响过热器出口温度的因素有很多，主要有以下三种扰动： （ 1）蒸汽流量扰动下过热汽温动态特性 汽机负荷变化会引起蒸汽量的变化。蒸汽量的变化将改变过热蒸 汽和烟气之间的传热条件，导致汽温变化。蒸汽流量扰动下过热蒸汽温度的响应曲线如图 2以看到温度响应具有自平衡特性，而且惯性小和迟延都比较小。这是因为蒸汽量变化时，沿过热器管道长度方向的各点温度几乎同时变化。 图 2汽流量扰动下的汽温响应曲线 （ 2） 烟气侧传热量扰动下的汽温动态特性 燃料量增减，燃料种类的变化，送风量、吸风量的改变都将引起烟气流速与烟气温度的变化，从而改变了传热情况，导致过热器出口温度的变化。由于烟气传热量的改变是沿着整个过热器长度方向上 同时发生的，因此汽温变化的迟延很小。烟气侧扰动的汽温响应华北电力大学本科毕业设计（论文） 曲线如图 2 图 2气侧传热量扰动下汽温响应曲线 （ 3） 喷水量扰动下的动态特性 过热器是具有分布参数的对象，可以把管内的蒸汽和金属管壁看作是无穷个单容对象 串联组成的多容对象。当喷水量发生变化时，需要通过这些串联单容对象，最终引起出口 蒸汽温度的变化。因此，蒸汽温度的响应有很大的迟延。减温器离过热器出口越 远，延迟 越大。喷水扰动下的动态特性曲线如图 2 图 2水量扰动下的汽温响应曲线 热汽温的分段控制策略 从汽温动态特性的情况看，烟气量、烟气温度和喷水量都可以用来控制过热汽温，但是考虑到在实际应用中的系统结构的难易度，目前大多数过热汽温控制系统都采用喷水量作为汽温调节手段。由于喷水量扰动下的大迟延特性，目前的汽温控制系统都采用分段控制策略，设有两级喷水，这样能够有效的调高系统的控制品质。 华北电力大学本科毕业设计（论文） 从控制策略上看，分段控制策略可以分为定值控制策略和温差 控制策略。在实际应用中，定值控制策略由于其操作简单得到广泛的应用。本文主要讨论定值控制策略。在定值 图 2汽温分段控制策略 控制策略中，一级喷水与二级喷水减温的控制逻辑相互独立，互不干扰。定值控制策略的控制目标明确，系统结构分明，参数整定容易，投运简单。当过热器各段都是以对流换热为主时 ，定值控制系统的控制品质基本上能够达到要求的品质。由于定值汽温调节系统中，各个子系统分别维持各自的设定值，所以当汽温调节对象特性不同时，这种控制系统将不能满足控制要求。例如在许多锅炉的屏式过热器处在辐射换热区，汽温调 节对性呈现辐射特性，而高温过热器是布置在对流换热区，呈现对流特性。当机组负荷升高时辐射式过热器中单位质量蒸汽的辐射吸热量减少，出口汽温下降，而对流过热器中单位质量蒸汽的吸热量增加，其出口汽温增加。由于定值控制策略的各个子系统的控制逻辑相互独立，所以其一级减温器喷水量减少，调节阀关小，而二级减温器喷水量增大，调节阀开大。此种控制策略两级喷水器喷水量不协调。为了克服这种缺陷，可以将其改进，从二级控制系统的主调节器输出引出前馈回路到一级减温系统。 汽温控制的任务分配 主汽温 1的控制是通过控制一级 减温器 的喷水量 和二级 减温器的 喷水 量 来实现的，主汽温与设定值（与负荷成单值函数关系）的偏差经调节器运算产生基本喷水量需求信号，此信号经与前馈信号迭加形总喷水量需求信号。前馈信号包括代表锅炉送风量的信号和主汽压偏差信号（主汽压与设定值之差），它们都提前反映负荷变化。总喷水量需求分别乘以两个不同的系数 2（ 到一级喷水需求信号 。正 y 4+一级减温水调节阀二级减温水调节阀342 1单元机组负荷指令f(x)f(x)f(x)总给水流量f(x)f(x)f(x)末过热器出口压力偏置+x)f(x)f(x)f(x)f(x)f(x)-+-+ +华北电力大学本科毕业设计（论文） 常情况下，一级喷水量需求信号 a，从而控制一级喷水阀。二级喷水量需求信号经修正形成二级喷水调节器设定值 b，从而控制二级喷 水阀。 因为 所以当系统处于稳定状态时， 一级喷水量 是 大于二级喷水量 的，即二级喷水的出力较小，这样能够使二级喷水留有余力的防止主汽温超温 。 当系统处于 动态时，系统将一级喷水需求通过惯性环节等环节 调整 一级喷水量 的 设定值，逐步改变一级喷水量；系统将一级喷水需求与一级喷水量设定值的偏差加到二级喷水量需求上，使二级喷水阀完成一级喷水阀 没有 完成的部分。这样保证 了 主汽温 1能够 快速 的 维持在设定值。实际上，二级喷水量值是由总喷水量进行比例微分形成，加强二级喷水的动态控制作用，改善控制效果。 级控制系统的 概述 串级控制在热工自动控制系统中的应用非常广泛，其调节品质好，特别适用于时间常数较大，阶次较高和有较大延迟的调节对象。串级控制系统除了主被调量外，还有一个辅助被调量，辅助被调量对调节作用的响应要比较迅速。比较典型的有锅炉主汽温控制系统，当减温水量改变后，过热汽温的变化较慢，减温器出口汽温的变化较快，这时就可以把减温器出口汽温作为过热汽温调节系统中的辅助被调量，形成一个调节回路，构成串级调节系统。串级调节系统的结构方框图如下图 2示。 串级控制系统和单回路控制系统有有一个显著的区别，即其在结构上形成 了两个闭环，一个闭环在里面，被称为副环或者副回路，在控制过程中起着粗调的作用；一个闭环在外面，别成为主环或者主回路，用来完成细调的任务，以保证被调量最终满足工艺要求。如图 调节单元 I、执行器、调节对象 构成的回路称为副回路 (或称内回路 )，调节单元 节对象 调节单元 回路、调节对象 I 构成的回路称为主回路 (或称外回路 )，调节单元 节对象 节对象 。 串级调节系统具有下列特点 : (1)串级控制系统有一个副回路，副回路具有快速作用，能够有效的克服二次扰动的影响可以说串级控制系统主要是用来克服进入副回路的二次扰动的。从图 以看出，进入副回路的扰动 先影响副参数 是副调节器立即动作，力图消除干扰对于副参数的影响。显然，如果没有副回路，扰动 果具有副回路，扰动 (2)副回路起了改善调节对象动态特性的作用，因此可以加 大主调节器的增益，提高系统的工作频率。在串级控制系统中，副回路替代了单回路的一部分对象，其等效时间常华北电力大学本科毕业设计（论文） 数会缩短，而且随着副调节器比例增益的增大而减小。通常副回路被控对象都是单容或者双容的对象，因此副回路控制器的比例增益可以调的很大，这样，等效时间常数就可以很小，从而加快了副环的响应速度，提高了系统的工作频率。 (3)由于副回路的存在，使串级控制系统有了一定的自适应能力。在生产过程中，往往会包含一些非线性因素的存在。因此，在一定负荷下，即在确定的工作点情况下，按照一定控制指标整定的控制器参数只适应于工作点附近的一个小 范围。如果符合变化过大，超出这个范围，控制品质就会下降。在单回路控制系统中如不采取其他措施是很难解 图 2级调节系统的结构方框图 决的。但在串级控制系统中，负荷变化引起副回路内各环节参数的变化，可以减少影响或不影响系统的控制品质。一方面，等效副对象的增益在副对象增益或者调节阀的特性随负荷变化时受到的影响不大，因而在不改变调节器整定参数的情况下，系统的副回路能自动的克服非线性因素的影响，保持或接近原有的控制质量；另一方面，由于副回路是一个流量随动系统，当操作条件或负荷变化时，主调节器将改变其 输出值，副回路能快速跟踪及时而精确的控制流量，从而保证系统的控制品质。从上述的两个方面看，串级控制系统对于负荷变化有一定的自适应能力。 在设计串级调节系统时，必须遵循下列两条原则 :一个原则是副回路应使副回路的时间常数小，调节通道短，反应灵敏。通常串级系统是用来克服对象的容积迟延和纯迟延。也就是说，选择这样的参数使得副回路时间常数小，调节通道短，使得等效对象的时间常数减小，提高了工作频率，加速了反应速度，缩短控制时间，从而改善了系统的控制品质；另一个原则就是要把主要扰动纳入副回路中，这是因为副回路对于 二次扰动有较强的克服能力。但是也不能走极端，试图把所用的扰动都包含在副回路中，这样将使主调节器失去作用，也就不能成为串级控制系统了。 对于主汽温串级控制系统，生产过程的要求是被调量等于给定值，而对辅助被调量则没有严格的要求。针对这种情况，副调节器应该选用 P 作用或者 用，使内回路尽快调节单元 调节单元 调节对象 调节对象 测量单元 测量单元 执行器y+-+文） 温器y 221+减温水调节阀地消除扰动，以减少扰动对被调量的影响 (实现粗调 );而主调节器一般选用 稳态被调量等于给定值。 级汽温调节系统 串级汽温调节系统的两个闭环控制回路的组成是：由被调对象的导前区、汽温变送器、副 调节器、执行器和减温水调节阀组成内回路；由被调对象的惰性区、汽温变送器、主调节器和内回路组成外回路。 图 2过热汽温串级控制系统结构图。汽温调节对象由减温器和过热器组成，减温水流量为对象调节通道的输入信号，过热器出口汽温为输出信号。为了改善调节品质，系统中也采用减温器出口汽温作为辅助调节信号。 对于串级汽温调节系统，无论扰动发生在副调节器回路还是发生在主调节回路，其调节品质都是优于单回路调节系统的。 (1)扰动发生在副回路内 ,例如当减温水流量 可能是减温水压力或蒸汽压力改变 )而引起减温 水流量扰动变化时，对于单回路汽温调节系统，由于没有副调节回路去迅速消除 以必然要影响到主汽温的稳定 ;对于串级汽温调节系统，由于有副回路的存在，而且导前区的惯性又很小，副调节器将能及时动作，快速消除掉减温水流量的自发性波动，从而使过热汽温基本不变。 图 2热汽温串级控制系统 2)扰动发生在副回路以外，引起过热汽温偏离给定值时，串级系统首先由主调节器改变其输出信号，通过副调节回路去改变减温水流量，使过热汽温恢复到给定值。这时，主调节器的 调节对象的惯性迟延比采取单回路汽温调节系统时的调节对象的要小。因此在这华北电力大学本科毕业设计（论文） 种情况下，串级调节系统的调解质量还是高于单回路系统的。 可见，在串级汽温调节系统中，副回路的任务是尽快消除减温水流量的自发性扰动和其他进入副回路的各种扰动，对过热汽温的稳定起粗调作用。汽温系统的副调节器一般采用比例调节器，主调节器的任务是保持过热汽温等于给定值，可采用比例积分或者比例积分微分调节器。 华北电力大学本科毕业设计（论文） 第三章 主汽温控制策略 述 直流锅炉主汽温控制对象是大 迟延大滞后的对象，具有大纯滞后工艺过程的自动控制，是过程控制中最棘手的控制问题之一。长期以来，人们研究和提出了许多克服大迟延大滞后对象的控制方法，最简单的就是利用 节器。 节器具有调节方便、适应力强的特点，在要求不太严格的情况下，足以满足生产过程的要求。当对系统进行特别整定时还不能取得良好的效果时，还可以在常规控制的基础上进行少许的改动，例如，中间反馈方案，微分先行方案。微分先行和中间反馈控制方案能在无需多加任何特殊设备的条件下有效的改善系统的动态性能。但总的来说，上述方案都存在这较大的超调量， 并且响应速度都挺慢的，如果要求更高的控制精度，则需要其它的控制策略。 控制理论经过了几十年的发展，研究出了许多新型的控制策略。但就主汽温控制上的工程应用来说，使用最多的还是史密斯预估器。例如采用常规串级控制系统和 是对于这么简单的控制器，仍然有很多没有解决的问题。预估补偿方案在理论上能够消除纯滞后对闭环控制系统的动态影响，但它最大的缺点就是对数学模型的依赖。预估补偿方案要求工程数学模型有一定的精确度，但随着计算机技术的发展和辨识技术的推广， 使得预估控制方案在工程上得以实现。 传统的经典控制方法和现代控制理论都要求有精确的数学模型，对被控对象进行时域或频域的分析，然后设计出针对该控制对象的控制器。一旦对象的参数或者特性发生变化，原有的控制策略就不能够取得较好的控制效果。因此，对于传统经典控制方法和现代控制方法，找到精确的数学模型是至关重要的。 电厂控制的复杂控制目标和任务以及控制对象动态特性的不确定性、非线性等特性，使得传统的基于对象精确数学模型的控制方法的应用受到限制。就在常规控制理论面临复杂生产过程的挑战的时候，人们在工程实 践中发现这些复杂过程却可由操作熟练的操作人眼通过在实践中不断学习、经验积累而达到有效的控制，这使得人们渐渐认识到了在传统控制中加入逻辑推理和启发式知识的重要性。于此同时，人工智能由于计算机科学的发展而成为一门学科。这些发展和思想促使了智能控制理论的诞生。智能控制作为新兴的边缘交叉学科，目前对智能控制系统尚没有统一的定义，然而对它的基本特征却可以加以描述，制系统学会描述为：“智能控制系统必须有适应能力以应付变化的环境和条件，但如果要能适应较大的不可预测的变化，系统必须具有学习能力；系统必须具有在不确 定环境中的自主能力，以最终实现自行设定并达到控制目标；为有效处理复杂性，系统应具有华北电力大学本科毕业设计（论文） 分级分层的功能结构。”这显然对控制系统设计有了更高的要求，也为控制理论的发展指明了方向。在电厂控制研究领域，目前关于智能控制的实际应用虽然较少。但在各种国际会议和杂志中发表文献的日益增多表赢了电厂控制系统研究的发展趋势。 常见的智能控制系统有那些采用模糊控制逻辑、专家系统或神经网络及其他智能方法的控制系统，它通常表示具有下列特征的控制器： 1） 除了采用数值计算方法，还使用逻辑、排序、推理或启发式方法的控制器； 2） 本质上是一种自治程度 范围比常规控制器更广的非线性控制器； 3) 为实现更广泛的功能，它依赖于模仿那些设想在人类或生物系统中起作用的行为模式所表现出来的形式以及决策方法步骤。 糊控制论 模糊控制是以模糊集合论、模糊变量及模糊逻辑推理为基础的计算机智能控制，其基本结构如图 3 A / 知 识 库传 感 器I 糊控制系统框图 从线性控制与非线性控制的角度分类，模糊控制是一种非线性控制，它的组成核心是模糊控制器。所以，从其控制器的智能性看，它属于智能控制的范畴，而且它己成为目前实现智能控制的一种重要而且又有 效的形式。尤其是模糊控制和神经网络、遗传算法等新学科的相融合，正在显示出其巨大的应用潜力。 模糊控制器是模糊控制系统的核心。模糊控制器由以下四部分组成 : l)模糊化 这部分的作用是将输入的精确量转换成