摘 要：隨著社會工業(yè)化的迅速發(fā)展，我國現(xiàn)代化工藝生產(chǎn)程序與過程越來越復(fù)雜，在熱工行業(yè)系統(tǒng)中，不斷涌現(xiàn)出高維數(shù)特性、參數(shù)時變與強非線性的特點，本文通過多調(diào)整PID控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計來解決回路耦合與模型方法來解決工況非線性的方法，解決電廠熱工控制過程中的一些問題，致力于為現(xiàn)代電廠熱工技術(shù)進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：電廠熱工；控制方法；智能PID控制

在這個經(jīng)濟(jì)與技術(shù)高速發(fā)展的時代，各行各業(yè)都在為了提高經(jīng)濟(jì)效益與效率，減少設(shè)備故障，減輕員工勞動強度，加強員工工作技術(shù)提升上，不斷追求技術(shù)創(chuàng)新與先進(jìn)。與此同時，電力系統(tǒng)的操作越來越復(fù)雜，程序越來越多，電廠熱工的自動化技術(shù)水平也是水漲船高。作為一個電廠熱工專業(yè)研究者，本人在以往前輩們的研究基礎(chǔ)上，更加深入研究電廠熱工過程中的控制技術(shù)的基本原理與應(yīng)用效果，希望能有所研究并對大家提供幫助或有所啟發(fā)。

一、先進(jìn)控制策略的研究現(xiàn)狀

（一）關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與真正人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣復(fù)雜，能夠極其有效地解決非線性問題，在這個過程中，人工神經(jīng)能夠隨意估計任何非線映射，從而為非線性系統(tǒng)建立模型。自動控制系統(tǒng)中主要有兩種受神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的影響：第一種是指傳統(tǒng)的控制規(guī)律和現(xiàn)代的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式；另外一種是指通過示教或?qū)W習(xí)，能夠自動歸納出控制規(guī)律，這種情況下神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被當(dāng)做是控制器。

目前來看，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要包括自適應(yīng)共振理論、Hopfield網(wǎng)絡(luò)模型、多層網(wǎng)絡(luò)反向傳播算法以及自組織特征映射理論等。通過很多人的努力研究，在控制角度方面，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)開創(chuàng)了一條可靠性高、智能型強且方便攜帶的控制理論與方法。

（二）關(guān)于模糊控制方法。在很長一段時間里，模糊控制這一技術(shù)被廣泛應(yīng)用，像互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)分類與信號處理，計算機視覺與決策支持等，都充分發(fā)揮了模糊控制的作用。模糊控制通常用于反饋控制，在遵循一定規(guī)則的的基礎(chǔ)上，直觀地傳達(dá)信息，方便工程員工接收與理解。此外，它也在監(jiān)督層發(fā)揮作用，常常將常規(guī)的PID控制器設(shè)定一定的參數(shù)，進(jìn)行一種輸入與輸出的非線性映射過程，從而做到信息實時反饋。

二、先進(jìn)控制的主要特點

第一，通常的先進(jìn)控制主要用來進(jìn)行解決一些復(fù)雜的產(chǎn)品生產(chǎn)操作過程，常規(guī)的控制方法經(jīng)常無法做到精確。

第二，常常對被控對象的要求比較低，所以先進(jìn)控制可以采取智能性強的控制方法。

第三，必須要在具有合格的比較高的技術(shù)水平的控制裝置之上才能實施先進(jìn)控制技術(shù)，對計算機的硬件、軟件要求比較高。

第四，先進(jìn)控制技術(shù)的使用，要求已有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制與模糊控制發(fā)展比較成熟，具有扎實的技術(shù)基礎(chǔ)。

三、電廠熱工過程控制的類型與特點

（一）關(guān)于單元機組負(fù)荷過程。單元機組負(fù)荷過程具有強烈的時變性與非線性，它存在嚴(yán)重的不確定性耦合變量，不能精準(zhǔn)地建立自己需要的數(shù)學(xué)模型，存在一定的技術(shù)缺陷。

（二）關(guān)于過熱氣溫過程。電廠鍋爐尤其是火電廠鍋爐操作比較危險，一般是通過改變減少溫水的方法來調(diào)控鍋內(nèi)的鄭琦的溫度，不過，在這個過程中，它的變動幅度比較大，具有一定的慣性與滯后性，其工作狀態(tài)隨時可能發(fā)生變化。

（三）鍋爐的燃燒系統(tǒng)。在鍋爐燃燒這個過程中，其耦合變量最為嚴(yán)重，受其干擾的原因也有很多，所以，通常不能準(zhǔn)確地測量鍋爐內(nèi)的燃燒率及其溫度變化過程。為解決這個問題，一般采用的方法是將鍋爐燃燒分為熱負(fù)荷調(diào)節(jié)、爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及氧量校正系統(tǒng)等三個子系統(tǒng)，它們之間具有一定聯(lián)系性，并且相對保持獨立，三個子系統(tǒng)中又以熱負(fù)荷調(diào)節(jié)為主。

（四）鍋爐中的水位系統(tǒng)。在鍋爐進(jìn)行工作的過程中，鍋爐內(nèi)的水位具有極為重要的監(jiān)控參數(shù)意義，汽包鍋爐蒸汽負(fù)荷與鍋爐內(nèi)的水量保持平衡，就需要鍋爐汽包，因為它能夠干擾水系統(tǒng)中的各種因素，導(dǎo)致“虛假水位”出現(xiàn)，誤導(dǎo)工程員工，使之操作錯誤或使得生產(chǎn)出的產(chǎn)品不合格。

（五）制粉系統(tǒng)。制粉系統(tǒng)在電廠熱工的過程中只是一個輔助作用，但它也是必不可少的，它能夠在電廠熱工的過程中起非常有效的調(diào)節(jié)作用。這類系統(tǒng)雖然具有強耦合、純遲延的特點，還屬于變量較多的非線性時變系統(tǒng)，但是對工作過程中的鋼球磨中儲式制粉系統(tǒng)非常有效，它能有效地將熱交換、機械能量的轉(zhuǎn)換之間復(fù)雜的流動過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之發(fā)生工程工作需要的變量發(fā)生改變。

四、可采用的先進(jìn)控制技術(shù)

（一）對模型的預(yù)測控制。電廠熱工中的預(yù)測控制是指先對未來行為可能發(fā)生的情況進(jìn)行預(yù)測，使之對過程控制更加完善。在預(yù)測之前，工程人員可能并不清楚具體的參數(shù)或者數(shù)據(jù)，只是在經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上，加上已知條件，為克服系統(tǒng)存在的不確定性，從而通常采取滾動優(yōu)化策略，使控制結(jié)果誤差降到最低。滾動式優(yōu)化是模型預(yù)測控制的核心所在，不同于其他的控制方法，它是屬于建立在優(yōu)化和模型當(dāng)中的一種控制方法，模型預(yù)測控制有幾個比較典型的特點，一是為了更加方便地建立模型，使得它建立的模型精確度不高；二是具有可調(diào)的魯棒性，能很好地控制電廠熱工工程中的一些變量；三是采用滾動優(yōu)化策略，將監(jiān)控分成幾次來完成，保持精確均勻的控制；四是通過模型的非最小化描述；五是有效處理控制過程中的多種變量問題，實現(xiàn)多目標(biāo)多過程控制與優(yōu)化。

（二）對智能PID控制。智能PID控制是指我們通常說的常規(guī)PID控制與智能控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，而智能控制技術(shù)是指神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊控制，所以就出現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)PID控制、參數(shù)自適應(yīng)PID控制、參數(shù)模糊自矯正PID控制與模糊-PID復(fù)合控制等。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)自適應(yīng)PID控制器主要是指單神經(jīng)元模型構(gòu)造PID控制器，它的神經(jīng)元有三個數(shù)據(jù)方面的輸入，分別是誤差、誤差變化率與誤差累計，神經(jīng)元的這三個數(shù)據(jù)又一一對應(yīng)PID控制器的比例、微分與積分，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)下，也可以由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來辨識系統(tǒng)對象，從而建立數(shù)學(xué)模型。

參數(shù)模糊自校正PID控制器設(shè)計的核心是建立合適的模糊規(guī)則。目前看來，通過大量仿真試驗的操作、總結(jié)操作人員的工作經(jīng)驗與分析系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)響應(yīng)等方法，是建立模糊規(guī)則的主要手段。因為PID控制器需要多個參數(shù)參與校正工作，所以也有比較多的模糊校正準(zhǔn)則，由于控制過程的計算工作量很大，并且需要將獲得那些規(guī)則要對PID控制器參數(shù)與系統(tǒng)性能之間進(jìn)行分析與評判，同時配備有大量的仿真實驗來證實，設(shè)計者或人工的手段是很難做到的，但是，采用智能PID控制就能夠有效降低人工成本，節(jié)約時間與操作流程，真正意義上提高工作效率。

五、結(jié)語

電廠熱工是一項可控制性不是很好的操作工作，它的非線性、強耦合性以及不確定性特征為電廠熱工的操作帶來很大的不便，但是，采取各種有效措施，充分利用先進(jìn)技術(shù)全方面控制電廠熱工過程中可能會出現(xiàn)的問題，提高工作效率，減輕工作失誤，對不可控因素進(jìn)行必要防護(hù)，從而獲得最大價值的收獲。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳立軍，周正興，趙麗麗等.先進(jìn)控制策略在火電廠熱工控制中的應(yīng)用[J].東北電力大學(xué)學(xué)報，2009，29（1）.

[2] 羅運輝.非線性多變量熱工過程多模型控制及其應(yīng)用研究[D].山東大學(xué)，2011.

[3] 元北石.預(yù)測控制技術(shù)在電廠熱工過程中的應(yīng)用分析[J].機電信息，2013，（24）.