电厂热工过程控制中智能PID 控制器的应用研究

吕 阳

吉林松花江热电有限公司 吉林 吉林 132000

从目前局势来看,电厂动力装置的内部结构是极其精密繁杂的,所以在电厂热工工程中,延迟性和不确定性往往让传统PID控制器难以达到完美表现效果,而在实际情况中,PID 参数整合策略的有限,使得控制器参数也面临种种难题,间接导致了运行效率低下[1]。但随着近年来科技的发展,智能PID 控制器的出世,有效解决了这个问题,它能与传统PID 控制器圆满相结合,并得到了使用者的一致认可,这个发明可谓是取得了很大的成就。智能PID控制器的普遍使用,目前所给我们带来成果的以及未来的发展趋势都是一个很有意义的研究目标。

一、智能PID控制器目前取得的研究成果

(一)传统PID与模糊控制相应结合

数学模型无需有过程的精准性是模糊控制的一大优点。它的实行取决于指定的控制规律,控制量的大小是根据模糊推理决定的,所以建立特别精准的数学模型、非线性的过程用模糊控制是相当合适的。模糊控制与传统PID控制的联合,可以让两者的优势完美融合,让控制器和控制系统的性能更加强大,以至于对繁琐的工业生产过程能迅速适应。

(二)参数模糊自动调整PID控制器

为了能让控制性能更加完善,以此解决一些不好确认精准度的数学模型或者是滞后性强、时效性慢和非线性的数学模型,PID控制参数的调整必须基于它的实际工作情况,对PID控制其参数能起到自动调整的有效措施之一就是根据模糊规则和模糊推理方法,建立契合的模糊规则是参数模糊自动校正PID控制器的设计中枢。从目前情况来看,创立模糊规则的依据主要是由操作人员的经验、系统的分析数据、闭环反应和进行大量仿真实验。因为PID控制器的多方位参数要进行校对,致使模糊校对的规则数量相对较大,执行工作量多。况且为了更加深入了解PID控制其参数和系统功效之间的相互作用,要进行超额数量的仿真实验,这样一个庞大的工作量对于设计者来说是一个难题[2]。

(三)模糊PID控制器

模糊PID控制器的建造的根基是来源于一个启动式控制规则建造成的模糊控制器。知识库和模糊推理可以控制其信号,它具有成套的规则,这和普通控制器的构架基本无差异,都是遵循了由输入为先,输出为主的工程。同时,在相同控制器上,他们的构架也是一样的,其特征都是非线性。PID 控制器包含了PI型模糊控制器、PD 型模糊控制器,它们之间的差异微乎其微,唯一的差别就是输出方式的不同。PD 型模糊控制器的优势是能够及时获得回应,但劣势是即便在稳定的情况下,数据也会出现误差,不过利用比例积分可以让此情况得到有效缓解。

(四)神经网络与传统PID控制结合

神经网络参数自适应PID 是指不断地在神经网络反复试验控制信号的转换。模糊神经的建模方案可以给PID 控制器参数增加利益,且相对应的裕度可以让PID 控制器与其相连。神经网络可以分为两种。本文讲述了单元模型构造的PID 控制器,它的主要神经输入程序是误差累计的变化率。随着周围环境的不断变化,传统的控制系统性能逐渐慢慢退出这个快速发展的时代,这就要求我们必须时刻关注对其控制系统的改革换代,神经元的PID控制器,它能大幅度加强自身的适应能力和抗干扰能力,将滞后系统变得更加完善。

二、电厂热工过程控制中智能PID控制器的应用研究

(一)过热器温控系统

控制器运行模式的演变,让富有滞后性和连贯性的过热器系统动态对其也做出相应的改变。经相关部门研究,过热器温控系统性能的提升和控制能力都可以由控制器协助实现,此外,还可以提高它的快速适应能力。目前,有两种方法可以利用模糊控制和专家制定的串级PID 控制器对二级减温水予以有效的控制。一是我们必须及时提供对应的控制量实施模糊控制,这是在遇到主汽温温差偏大的状况下的最好措施。此措施可以迅速抵制干扰部分,让系统的反馈性更加快速流畅,而如果遇到主汽温偏差较小的情况下,就需要专家研究出相应的PID用来侦测偏差范围,以此来判定PID 参数的大小,将控制器的控制精密度、稳定性提升一个维度。第二,是用过热器温模糊控制的方式使得生产达标,这种控制要求严格缜密的方式常被用在DCS的软件组成上[3]。

(二)单元机组负荷控制系统

非线性、变化性、不稳定性是单元机组负荷控制系统中的主要特征。由于多样化的变化,在没有使用智能系统的PID 控制器时,其数学模型很难有固定的模式,所以其生产的效果非常不理想。单元机组负荷控制系统经过研究,有两种控制系统：一是,机和炉与炉和机的相互适应神经元建模的负荷控制系统。从大量实验探索数据来看,学习参数都可在控制系统中得到很快的平衡收益且两组控制系统都有足够的品质保障。在单元机组负荷控制系统中,时常会出现将非模型控制的逻辑运算法和神经元控制二者合一的情况,这种方式的适应性很强,虽然,就近年来的调查中报告,该方式实行次数很少,但研究结果的发布证实了其可实行性之大,在未来 极有可能会被社会接受并会被大幅度运用。

(三)有延迟性、参数变化快是锅炉水位变化过程中经常出现的一个问题。常规的控制系统因在多变的机组变化下很难取得满意的效果。但再加入了吸收了传统三冲量水系统的优势而模仿人工智能的控制系统下,最终取得了大量结果。它的设计采用了操作人员的经验,在设计的时候,注重流量的均衡、汽包的水位和真实的输出,这为主控的输出量增加了砝码。我国目前对于智能PID的研究大多依靠于理论知识和仿真实验,未能将它带入到实际生活中加以运用。不过结论和实验证明了智能PID 控制系统具有很大的上升空间,已更深层次的满足了电厂热工过程实现自动化的需求并大幅提高了企业的生产效率,未来智能PID控制器的技术全面成熟后,企业应用它将会更加稳定可靠。再者,锅炉燃烧系统受干扰的因素较多,煤质的变化、负荷运转的不稳定都可以导致固定参数发生紊乱,而模糊控制系统却能很好化解这个局势,对电力安全生产提供了相当大的便利。

(四)磨煤机控制

在电厂热工过程中磨煤机处于延迟时间久、输出大的特点,动态特点随工作变化有很大的不同,因此应用智能PID 可以有效的控制系统的稳定性以及科学性。应用预测控制技术从而达到对热风冷风的有效控制。模糊PID 系统可以减少测量误差降低小开度时风挡板漏风的问题。

结语

智能控制其根本是参照人类的智力水平进行决定和掌控的。PID的控制研究本质是其和人脑之间用途的区别。智能控制技术的发展为的就是缩短两者之间的差距,这也是未来智能PID研究的目标和方向。即使我们已经对其的探索,小有成就,但依然还有很多问题等着我们进行下一步更全方位的解析和探讨,如最适合模糊PID 控制器的参数构架是什么?希望在不久的将来,通过更多权威人士的不懈查究,智能PID能被研发出更加先进的功能,并在电厂热工过程中得到普遍支持和广泛应用。