基于MATLAB-SIMULINK的鍋爐汽包水位控制策略及仿真分析.pdf

1、鍋爐汽包水位的控制在鍋爐的自動化控制中占據(jù)重要的地位，其控制效果的好壞直接影響到鍋爐給水質(zhì)量的高低，并最終影響到鍋爐的安全生產(chǎn)。鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)很難建立精確的數(shù)學(xué)模型，且具有非線性、不穩(wěn)定性和時滯性等特點。傳統(tǒng)的鍋爐汽包水位控制常采用三沖量PID控制方式。普通PID控制策略存在的問題是：一旦參數(shù)整定好，很難適應(yīng)系統(tǒng)運行動態(tài)大幅度的變化。
　　 為了解決以上出現(xiàn)的問題，本課題以某供汽量為120t/h的鍋爐為研究對象，結(jié)合國內(nèi)外

2、研究成果，設(shè)計了該鍋爐的汽包水位控制系統(tǒng)，并對其控制策略進(jìn)行了重點研究。為了對設(shè)計出的各種控制器有較好的對比，本課題首先對設(shè)計出的普通PID控制器、普通模糊控制器和模糊自適應(yīng)PID控制器分別進(jìn)行了仿真分析，對仿真結(jié)果進(jìn)行了對比分析。然后針對模糊自適應(yīng)PID控制器存在的一些不足，引入變論域思想，又設(shè)計了變論域自適應(yīng)模糊PID控制器，并對該控制器進(jìn)行仿真分析，結(jié)果表明，該控制器比以上其它各種控制器都具有較好的動態(tài)響應(yīng)性能和較高的控制精度，更

3、能滿足鍋爐汽包水位控制的要求。具體工作如下：
　　 首先，在查閱國內(nèi)外有關(guān)鍋爐汽包水位控制文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)本課題研究的鍋爐控制系統(tǒng)的參數(shù)及控制要求，設(shè)計了該鍋爐的汽包水位控制系統(tǒng)。通過合理的推導(dǎo)，建立了鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的非線性數(shù)學(xué)模型。利用頻域分析法中的伯德圖法和尼柯爾斯圖法對該系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，并進(jìn)行了仿真分析。
　　 其次，針對系統(tǒng)在不加任何控制器時存在響應(yīng)速度慢的問題，又設(shè)計了普通PID控制器。雖然普通P

4、ID控制調(diào)節(jié)及時，能迅速的減少系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間和穩(wěn)態(tài)誤差，改善過程的動態(tài)品質(zhì)，但其參數(shù)一旦設(shè)定就很難適應(yīng)系統(tǒng)運行動態(tài)大幅度的變化。
　　 然后，針對普通PID控制存在的問題，利用模糊控制思想，先后設(shè)計了普通模糊控制器和模糊自適應(yīng)PID控制器。通過系統(tǒng)仿真分析，結(jié)果表明，在超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差方面，這兩種控制器的控制效果明顯比普通PID控制器效果要好。
　　 最后，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的控制精度，在模糊自適應(yīng)PID控制的基礎(chǔ)上，引