【摘 要】本文論述了汽包水位的動態(tài)特性，針對三種汽包水位控制方案進行分析，選擇了三沖量汽包水位控制系統(tǒng)，并建立了汽包水位的數(shù)學模型，并提出了基于模糊數(shù)學的PID控制方法，并在Matlab/Simulink上進行傳統(tǒng)PID控制、模糊自整定PID控制仿真，結果顯示，模糊自調(diào)整 PID 控制與傳統(tǒng) PID 控制相比，其穩(wěn)定性和自我調(diào)節(jié)能力增強，系統(tǒng)的響應速度變快，控制精度高，控制效果較好。

【關鍵詞】三沖量；模糊控制；數(shù)學建模；Matlab仿真

0.引言

隨著火電機組容量在不斷的變大，參數(shù)的要求也在不斷的變高，火電廠針對鍋爐的安全與穩(wěn)定性方面加大要求，而鍋爐給水是一個重要的參數(shù)，以確保鍋爐正常運行，其主要目的是使鍋爐汽包水位保持在預定的范圍，在這種情況下，其作用不僅是保證鍋爐安全生產(chǎn)，而且還是作為衡量鍋爐是否正常運作的因素之一，通常情況下，高水位與汽包內(nèi)汽與水的分離效果有關，容易導致汽輪機產(chǎn)生沖擊，而且在這種情況下很容易使軸封出現(xiàn)損壞，葉片出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象；水位太低會導致水分蒸發(fā)過快，易造成局部水冷壁管的破壞，甚至引起爆炸現(xiàn)象[1-5]。

智能控制主要是用來解決解決復雜的控制系統(tǒng)，例如智能機器人系統(tǒng)，計算機集成制造系統(tǒng)，復雜的工業(yè)過程控制系統(tǒng)，航天航空控制系統(tǒng)，交通物流、商務、建設作業(yè)、農(nóng)業(yè)等非制造業(yè)中的控制系統(tǒng)、環(huán)保能源系統(tǒng)等[7]。近些年來，復雜系統(tǒng)的自學習和參數(shù)或規(guī)則自調(diào)整模糊系統(tǒng)方面的研究關注最高，如引入了自學習模糊控制策略，并用Matlba/Simulink進行仿真，結果顯示模糊控制對汽包水位的控制效果較好。

1.鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)

1.1鍋爐汽包水位的數(shù)學模型

通常情況下，高水位與汽包內(nèi)汽與水的分離效果有關，容易導致汽輪機產(chǎn)生沖擊，而且在這種情況下很容易使軸封出現(xiàn)損壞，葉片出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象；水位太低會導致水分蒸發(fā)過快，易造成局部水冷壁管的破壞，甚至引起爆炸現(xiàn)象[3]?；鹆Πl(fā)電廠中鍋爐汽包水位的被控制量水位是以汽包蒸發(fā)管中貯藏著蒸汽和水的多少來決定的，如果只考慮主要干擾，則汽包水位的動態(tài)方程為：

1.2鍋爐汽包水位三沖量控制系統(tǒng)

由于鍋爐容量大，汽包容水量小，而且在雙沖量控制系統(tǒng)中，其給水量變化不能通過汽包水位的改變而反映出來，再加上控制對象繁多，當幾臺鍋爐一起運行時，控制參數(shù)會相互影響，所以在雙沖量的基礎上，把給水量也作為反饋信號。

2.鍋爐汽包水位模糊PID控制系統(tǒng)建模與仿真

2.1模糊控制器的設計

2.2模糊PID控制系統(tǒng)仿真研究

3.結論

由仿真結果可知，模糊PID控制系統(tǒng)的穩(wěn)定時間在72s，普通PID為94s，明顯優(yōu)于普通PID控制。即傳統(tǒng)PID控制方法魯棒性較差，模糊自整定PID控制控制效果好，魯棒性強，而且，模糊自整定PID的高精度，快速性使其廣泛用于工業(yè)鍋爐汽包水位控制，由系統(tǒng)響應曲線可以看出，模糊PID控器與普通PID控制和模糊控制相比，具有速度響應快，超調(diào)量小，控制精度高的特點。

【參考文獻】

[1]李士勇.模糊控制？神經(jīng)控制和智能控制論[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2002.

[2]中國電力企業(yè)聯(lián)合會.大中型火力發(fā)電廠設計規(guī)范（GB50660-2011）[M].北京：中國設計出版社，2011.

[3]葉江明.電廠過原理及設備（第3版）[M].北京：中國電力出版社，2010.

[4]郭一楠，?？×?，趙峻. 過程控制系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[5]黃忠霖.控制系統(tǒng)MATLAB計算及仿真[M].北京：國防工業(yè)出版社，2004.

[6]劉金琨.先進PID控制MATLAB仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[7]劉金琨.智能控制（第2版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[8]薛定宇.反饋控制系統(tǒng)設計與分析——MATLAB語言應用[M].北京：清華大學出版社，2000.

[9]吳天明，趙新力，劉建存.MATLAB電力系統(tǒng)設計與分析（第3版）[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.

[10]土卓.模糊控制在鍋爐水位控制系統(tǒng)中的應用：[D].北京：北京科技大學，2005.