汽包锅炉水位模糊控制系统 (毕业答辩)

1、锅炉汽包水位模糊PID控制系统仿真研究 姓名： 学号： 专业： 指导老师：主要内容1.锅炉汽包水位控制系统2.模糊PID控制器3.锅炉汽包水位的模糊PID控制仿真研究4.结论课题背景、目的、意义l汽包水位是锅炉运行中的一个重要监控参数，维持汽包水位正常是保证锅炉安全运行的必要条件。l在锅炉汽包水位控制中，传统PID控制方式的局限性。l采用模糊PID控制方式对锅炉汽包水位进行控制，并将控制效果与传统PID控制作对比，从而进行评估。锅炉汽包水位控制系统锅炉汽包水位的动态特性给水流量扰动下的动态特性 传递函数为： 用一阶模型近似时为： 111021sTKssGsHsGsHsGsH sessGsH0锅

2、炉汽包水位控制系统蒸汽流量扰动下的动态特性 传递函数为： “虚假水位”现象：负荷突然增大时， 蒸发量大于给水量，起初水位不仅不 降，反而迅速上升（反之，负荷突然 减小时，水位反而先降）。 12221sTKssDsHsDsHsDsHf锅炉汽包水位控制系统串级三冲量控制策略 VH汽包水位信号 VW给水流量信号 VD蒸汽流量信号 0VVVVHWD锅炉汽包水位控制系统汽包水位控制结构图 sssWW301037. 00 sssWD037. 01516 . 30htVDW/075. 0mmVH033. 01KKZ模糊模糊PID控制器控制器模糊PID的系统结构PPPKKKIIIKKKDDDKKK kecKk

3、eKkeKkUDIP模糊模糊PID控制器控制器模糊PID控制器的设计定义输入、输出变量 两输入三输出模糊控制器结构 模糊模糊PID控制器控制器精确量的模糊化 e、ec的隶属函数曲线 KP、KI、KD的隶属函数曲线模糊模糊PID控制器控制器模糊规则的建立当e较大时，为了加快系统的响应速度，并为了防止e的突然变大所引起的微分饱和，应取较大的KP和较小的KD，为了避免出现大超调，KI要小，通常为零。当e和ec中等大小时，为了较小超调量并且保证响应速度， KP一般取小一点，KD也要小些， KI取值适当。当e较小时，为了使系统有较好的稳态性能，应增大KP、 KI，同时KD要取值适当以避免产生震荡，一般原

4、则是：ec较小时，KD取大一点；ec较大时，KD取小一点，通常适中即可。模糊模糊PID控制器控制器 KP的模糊控制规则表 KI的模糊控制规则表 模糊模糊PID控制器控制器 KD的模糊控制规则表 输出量的其模糊化 （面积重心法）锅炉汽包水位的模糊锅炉汽包水位的模糊PID控制仿真控制仿真研究研究汽包水位模糊PID控制系统仿真汽包水位模糊PID控制仿真图锅炉汽包水位的模糊锅炉汽包水位的模糊PID控制仿真控制仿真研究研究汽包水位模糊PID控制与传统PID控制的仿真比较（四种情况下）水位给定值阶跃跟踪响应加入蒸汽流量扰动加入给水流量扰动水位对象发生变化（鲁棒性）锅炉汽包水位的模糊锅炉汽包水位的模糊PID

5、控制仿真控制仿真研究研究水位给定值阶跃跟踪响应曲线比较 性能指标对比超调量上升时间调整时间稳态误差模糊PID控制9.3%10.8s65s0.048PID控制13.7%22.5s165s0.13锅炉汽包水位的模糊锅炉汽包水位的模糊PID控制仿真控制仿真研究研究在500秒时加蒸汽流量扰动（外扰），响应曲线比较 锅炉汽包水位的模糊锅炉汽包水位的模糊PID控制仿真控制仿真研究研究在500秒时加给水流量扰动（内扰），响应曲线比较锅炉汽包水位的模糊锅炉汽包水位的模糊PID控制仿真控制仿真研究研究鲁棒性实验，将控制对象的传递函数改为 性能指标对比150037. 0ss超调量上升时间调整时间稳态误差模糊PID控制18.4%11.6s95s0.046PID控制24%26s240s0.13结论采用串级三冲量控制方案能够有效消除水位偏差，对系统内的干扰有较强的控制能力。相比于常规PID控制，模糊PID控制系统的超调量比较小，上升速度快，调整时间迅速，振荡周期短，稳态误差小，对扰动的抑制效果更好。当控制对象参数发生改变时，相对于传统PID控制系