鍋爐是火力發(fā)電、化工、制造業(yè)、石油等工業(yè)部門的重要能源設(shè)備,鍋爐主蒸汽溫度是保證鍋爐正常運行的重要指標,主蒸汽溫度的穩(wěn)定會直接影響到工業(yè)生產(chǎn)的安全性和經(jīng)濟性。由于主蒸汽溫度對象具有遲延和慣性,使用普通PID控制很難保證主蒸汽溫度的高精度控制要求。大量文獻致力于應(yīng)用智能控制解決主蒸汽溫度控制中的遲延和慣性問題,基本都停留在仿真階段,很少有應(yīng)用于工程實際。SMPT1000是由西門子公司開發(fā)的,實物模擬裝置與數(shù)字仿真技術(shù)相結(jié)合的實驗裝置,用于實驗室進行鍋爐的模擬實驗。本文以SMPT1000中鍋爐模型為被控對象,PCS7作為過程控制裝置,通過PCS7采集SMPT1000中鍋爐主蒸汽溫度,輸出減溫水流量信號,MATLAB實現(xiàn)模糊自適應(yīng)PID控制,借助OPC通訊實現(xiàn)PCS7和MATLAB的數(shù)據(jù)傳輸,從而完成對主蒸汽溫度的控制。本文通過施加減溫水閥門開度階躍實驗的方法來獲取主蒸汽溫度的動態(tài)特性,并借助MATLAB中Curve Fitting Tool工具箱擬合出主蒸汽溫度的傳遞函數(shù)�；诖诉M行了模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)的設(shè)計,開展了基于MATLAB的仿真研究,仿真結(jié)果表明模糊自適應(yīng)PID較普通PID... 

【文章來源】：山西大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：57 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

SMPT1000工藝流程

第二章主蒸汽溫度特性7汽側(cè)負荷變化帶來的擾動和減溫水流量和溫度變化帶來的擾動[26]。蒸汽負荷主要是蒸汽流量。煙氣側(cè)的擾動影響因素有很多包括：燃料中水分的影響、燃燒器噴嘴的角度影響、受熱面結(jié)痂的影響、煙氣含氧量的影響以及煙氣的溫度的影響等都會導(dǎo)致主蒸汽溫度的變化。減溫水側(cè)擾動主要包括從減溫器噴出水的溫度以及減溫器的出水流量的影響。本文主要研究減溫水出口流量對主蒸汽溫度的影響。在SMPT1000中將減溫水閥門開度從23%調(diào)整為18%獲得主蒸汽溫度對減溫水調(diào)門開度特性曲線如圖2.2所示。圖2.2減溫水閥門階躍擾動下主蒸汽溫度的動態(tài)特性由圖2.2可知，鍋爐主蒸汽溫度對象具有遲延、慣性、有自平衡能力，可以用式(2-1)所示的傳遞函數(shù)描述：seTsKSG1)((2.1)其中，τ——遲延時間；T——慣性時間常數(shù)；K——放大系數(shù)。為了確定主蒸汽溫度的準確數(shù)學(xué)模型，本文借助MATLAB中的CurveFittingTool工具箱，使用插值法進行曲線擬合從而確定主蒸汽溫度的傳遞函數(shù)。

基于OPC的PCS7主蒸汽溫度模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)8MATLAB作為OPC客戶機，通過OPC通信，以0.5秒為采樣周期從OPC服務(wù)器PCS7中（其中MATLAB和PCS7的OPC配置見第四章內(nèi)容）獲得主蒸汽溫度數(shù)值，獲得主蒸汽溫度的變化數(shù)據(jù)見附錄1。將主蒸汽溫度和時間分別導(dǎo)入到CurveFittingTool工具箱的Xdata、Ydata中，選擇擬合方程為CustomEquation方式，擬合方程式為Y=K*(1-exp(-(x-b)/c))，擬合出來的曲線如圖3.2所示。其中結(jié)果框中顯示了擬合后的方程式的參數(shù)值，K代表放大系數(shù)、b代表了滯后時間，c代表了時間常數(shù)。圖2.3CurveFittingTool工具箱曲線擬合結(jié)果所以獲得被控對象的傳遞函數(shù)為：sessG096.364.161276)((2.2)由圖2.3可知，在結(jié)果欄中的Goodnessoffit可以得到傳遞函數(shù)的擬合誤差。其中SSE代表和方差，R-square代表確定系數(shù)為0.9678，RMSE代表均方根為15.86。其中確定系數(shù)R-square越接近1，擬合度越高。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]火電機組主蒸汽溫度內(nèi)�？刂葡到y(tǒng)設(shè)計[J]. 楊慎敏,張洪濤,劉永紅,徐欣航,侯倩,潘君煒.  河北電力技術(shù). 2019(05)
[2]基于OPC的SIMATIC PCS7預(yù)測控制實驗系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 劉寶,張晨.  實驗技術(shù)與管理. 2017(04)
[3]基于SIMATIC PCS7的預(yù)測控制在2×2耦合四容水箱系統(tǒng)的控制實現(xiàn)[J]. 史運濤,何安.  化工自動化及儀表. 2014(08)
[4]基于控制歷史的鍋爐主汽溫度自適應(yīng)PID控制[J]. 陳林海,高強權(quán),韓磊.  計算機仿真. 2014(01)
[5]基于OPC通信技術(shù)的火電廠DCS后臺控制[J]. 王杰,高昆侖,王萬召.  電力自動化設(shè)備. 2013(04)
[6]模糊控制系統(tǒng)設(shè)計與分析[J]. 呂祖強.  黑龍江科技信息. 2011(22)
[7]基于粒子群算法的火電廠熱工過程模型辨識[J]. 張洪濤,胡紅麗,徐欣航,劉永紅.  熱力發(fā)電. 2010(05)
[8]模糊控制理論綜述[J]. 楚焱芳,張瑞華.  科技信息. 2009(20)
[9]主汽溫控制現(xiàn)狀及其新方法應(yīng)用研究[J]. 吳呂斌,羅自學(xué),周懷春,張云濤.  電站系統(tǒng)工程. 2009(01)
[10]基于Solaris的DCS內(nèi)嵌式先進控制與優(yōu)化軟件的設(shè)計和應(yīng)用[J]. 弓岱偉,孫德敏,孟祥榮.  小型微型計算機系統(tǒng). 2008(08)

碩士論文
[1]鍋爐主蒸汽溫度控制策略研究及仿真分析[D]. 呂書艷.新疆大學(xué) 2017
[2]鍋爐主蒸汽溫度多級智能控制系統(tǒng)方法改進研究[D]. 祝維靖.重慶大學(xué) 2017
[3]基于OPC和PLC的煤礦主扇風(fēng)機在線監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D]. 趙濤.太原理工大學(xué) 2010
[4]自抗擾控制技術(shù)在火電機組DCS中的應(yīng)用研究[D]. 聶玲.華北電力大學(xué)（北京） 2010
[5]鎳基高溫合金微觀疲勞性能的實驗研究[D]. 侯方.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009



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