模糊自适应PID控制器在火电厂主蒸汽温度控制中的应用研究

韩博

火力发电机组控制系统应用集散控制系统后，使发电机组的“自动投入率”等控制指标得到了较大提高。然而，很多发电厂仍然沿袭传统的PID控制模式，使控制品质并没有得到明显提高。例如很多火电厂的锅炉主蒸汽温度等控制系统。也很难控制在确定的目标范围内。在模糊控制的基础上，将模糊控制与传统PID结合得到的自适应PID控制器则能够在火电厂主汽温控制系统中的更加良好效果。

1火电厂主汽温控制系统介绍

主蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点。如果过热蒸汽温度偏低，则会降低发电机组能量转换效率；而且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽湿度增大，严重影响汽轮机的安全运行。

过热蒸汽温度串级控制系统由主参数、副参数、主调节器、副调节器、主回路、副回路、主对象和副对象组成。串级控制系统具有很强的克服内扰的能力、提高系统的工作频率和有一定的自适应能力等特点。

2PID控制与模糊控制

在工业控制中，PID控制一直都被广泛应用。PID控制器算法和结构比较简单，不要求精确的数学模型，并且其控制效果比较理想。此外，对于受控对象特性的稍许变化，PID控制性能指标不是很敏感，这极大地保证了系统调节的有效性。PID调节可用于补偿系统使之达到大多数品质指标的要求。因此，PID调节是工业领域最广泛应用的基本控制方式。

模糊控制具有許多传统控制无法与之比拟的优点，其中主要有：不需要掌握过程的精确数学模型；为一种非线性控制方法，工作范围宽，特别对复杂，非线性系统，其控制效果比PID控制的效果好等。

火电厂主蒸汽温度控制系统中的控制对象本身就具有滞后大和惯性大的特性，并且主蒸汽温度变化的原因很多。采用模糊控制的方法可以有效的克服复杂系统的非线性和不确定特性。但是模糊控制系统的控制作用较粗糙，使得稳态控制精度较低。将模糊控制技术与常规PID控制相结合构成模糊控制与PID复合控制系统，集两种控制策略的优点，既改善了常规控制的动态过程又保持了常规控制的稳态特性，会取得很好的效果。

3模糊PID控制器的仿真研究

模糊PID复合控制指的是模糊技术与常规的PID控制算法相结合的控制方法。

图1为模糊自适应PID和常规PID仿真比较曲线图。模糊自适应PID通过输入偏差和输入偏差变化率，在线自动调整PID参数，从而达到良好的控制效果。模糊自适应PID对系统的动态性能和稳态精度都有很好的提高。PID控制稳态输出值=0.99979，模糊自适应PID控制稳态输出值=0.99996。

由仿真图可知，对于控制精度要求高的控制系统选用模糊自适应PID参数控制器是很好的选择。

4结语

本文介绍了模糊控制和PID控制，并将两种方法结合起来设计了自适应PID控制器，仿真结果表明模糊自适应PID控制器在火电厂主汽温控制系统中有良好的效果，具有较强的自适应性和鲁棒性。