电厂热工过程控制中智能PID控制器的应用研究

刘大禹

摘要：在计算机信息技术和控制技术快速发展的背景下，各行各业都实现了自动化、智能化生产，大大提升了人们的工作效率，在电厂热工过程控制中运用智能控制技术与普通PID控制器技术，以此来构成智能PID控制器，这样将有效地提升热工控制的效率，增强电厂热工过程控制的安全性与稳定性。基于此，本文将简要阐述模糊控制、神经网络和普通PID控制的特征，探讨智能PID控制器在电厂热工过程控制中的应用，希望为广大技术工作者提供有价值的参考与建议。

关键词：电厂;热工过程控制;智能PID控制器

1电厂热工过程控制的种类及特点

电厂热工过程有别于其他工业过程，带有自身的复杂性，在动力装置及热工过程中表现出强烈的非线性、随机性、突变性及时延性，同时各变量之间也缺乏信息的完整性，因此，很难采用数学建模方式精确分析全过程，常规的PID控制方法并不能达到完美的控制效果。一般来说，电厂热工过程包含以下方面。

（1）过热汽温过程。电厂锅炉温度控制常规采用增减温水量的方式进行，带有比较明显的惯性和时滞性，动态特性呈现不断变化。

（2）單元机组的负荷过程。这一过程具有强烈的非线性、不确定性及时变性，存在耦合程度较高的多变量，难以进行数学建模。

（3）锅炉水位系统。汽包给水系统复杂多变，容易受到水量的扰动，当系统处在低负荷阶段，会出现时滞性和非最小相位现象。

（4）锅炉燃烧系统。这一过程也是多变量耦合较严重，且干扰因素众多，燃烧率也难以准确测量。该系统又细分为热负荷调节、氧量校正及炉膛负压调节三个系统，以热负荷调节系统为主。

（5）制粉系统。作为一个辅助系统，起到重要的调节作用。该系统也是具备了纯延迟及强耦合的非线性系统，带有时变性。

2模糊控制与普通PID控制结合

普通PID控制与模糊控制的有效结合，融合者两者各自的有限，能够很好地解决控制器整定不良与控制系统性能低下的不良问题，为提升生产效率和实现大规模生产奠定了良好的基础。其一，模糊与PID复合控制。一般而言，系统在实际的工作过程中难免会出现一定的偏差，由于单一控制并不可以满足系统的各项要求，所以要利用不同控制组合的功能来实现功能之间的自行切换，从而有效解决系统运行中存在的问题;其二，模糊PID控制器。这一控制器则是运用模糊推理和知识库的综合性作用，首先将控制信号推导出来，而且和普通的PID控制器有着一样的结构提示原理，都是先输入才能输出，具有一样的非线性特点，通常情况下模糊PID控制器涵盖PD型控制器、模糊PID控制器和PI型模糊控制器，这些控制器都有着不一样的输出、输入模式;其三，神经网络结合普通PID控制器。需要神经网络系统不断地分析调试控制信号，并会进行适时地切换测试，从而发现最适宜的P、I、D之间的参数，PID控制器和神经网络的融合，这样就可以利用函数映射的作用，应用于多变量的控制系统之内，一旦控制对象产生了一些改变，系统就能够按照控制系统的性能指标来促使神经网络控制器的系数产生变化，总而言之，神经网络结合普通PID控制器可以大大增强系统工作的稳定性，实现系统自动化控制的目标。

3智能PID控制器在热力工程过程控制中的应用

3.1过热汽温系统

控制器运行状态的变化会直接导致过热汽温系统动态特性的改变，在实际的研究中发现，PID控制器有利于增强过热汽温控制系统的综合性能与控制能力，很好地增强了控制系统的适应性。通常情况下模糊控制和专家自整定串级PID控制的方法如下：在主汽温偏差大的状态下，技术工作者能够在较短的时间内采取模糊控制的方式来抑制干扰，进而提升系统反应速度，保障系统的正常工作;而在面对主汽温偏差小的状况时，技术工作者则需要整定相应的PID，根据偏差噪音来确定PID值，不断地提升控制器的控制可靠性与精准度。

3.2 单元机组负荷控制系统

时变性、非线性和不确定性是单元机组负荷控制系统的显著特点，而且有着很多的变量，不利于建立科学合理的数学模型，若是运用普通PID控制器，在性能方面不会产生显著的效果，还有可能出现难以融合的问题。根据单元机组负荷控制系统控制对象的特点和神经元的学习特点，相关专家研究出了两种适应能力很强的控制系统，也即是机跟炉和炉跟机，具有很强的自动适应能力，有关研究结果表明，当学习参数快速收敛至平衡值时，具有很强的控制能力，若是把非模型控制的模糊逻辑算法和神经元控制有机融合，那么系统的适应性将得到大大增强，很好地提升了电厂热工过程控制能力。

3.3锅炉水位系统

在系统运行的过程中锅炉水位系统并不会保持一直不变，而且有着延迟性的特点，甚至会出现行业内所说的“虚假水位”情况。一般的三冲量控制系统采取建立科学数学模式与设置PID参数的方法来控制锅炉水位系统，但是这样的方式方法也不能很好地解决锅炉水位系统的弊端问题，若是在机组运行状态产生一些改变时，很难取得良好的控制效果。在智能PID控制器中，会利用模糊规则的原理科学化地调整锅炉水位的相关参数，而且智能PID控制器在循环流化床锅炉的运用，有着很好的汽包水位控制质量。

3.4锅炉燃烧系统

锅炉燃烧系统受到多种因素的制约，如煤炭的煤质变化、变量间的耦合程度、单元机的负荷变化、时滞性等，燃烧系统呈现强烈的波动性，外加上燃烧率通过在线测量时难以做到准确化，因而经常采用PID控制器求取出固定的参数。

结束语

总而言之，相对于普通PID控制器而言，智能PID控制器不仅仅具备普通PID控制器的功能特点，而且还具有自我学习能力与自我拓展能力，并通过自动控制的形式来及时解决一些突发情况，是提升电厂热工过程控制能力的良好形式，在电厂热工过程控制领域有着很好的应用前景，并将提升电厂的生产效率，促进企业生产力的大幅度提升。

参考文献

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[2]赵鑫.电厂热工过程控制中智能PID控制器的应用研究[J].民营科技，2018（09）：62.