工業(yè)鍋爐的控制系統(tǒng)開題報告.doc

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理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題 目： 工業(yè)鍋爐的溫度控制系統(tǒng) 學(xué)生姓名： 朱立君 學(xué) 號： 11L0851134 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 指導(dǎo)教師： 楊國福（副教授） 2015年 3 月 23 日 1.文獻(xiàn)綜述： 鍋爐汽包燃燒系統(tǒng)是工業(yè)蒸汽鍋爐安全、穩(wěn)定運行的重要指標(biāo)，溫度過高，會使蒸汽帶水過多，汽水分離差，使后續(xù)的過熱器管壁結(jié)垢，傳熱效率下降，過熱蒸汽溫度下降，嚴(yán)重時將引起蒸汽品質(zhì)下降，影響生產(chǎn)和安全；溫度過低又將破壞部分水冷壁的水循環(huán)不能滿足工藝要求，嚴(yán)重時會發(fā)生鍋爐爆炸。尤其是大型鍋爐，一旦控制不當(dāng)，容易使汽包滿水或汽包內(nèi)的水全部汽化，造成重大事故。因此，在鍋爐運行中，保證溫度在正常范圍是非常重要的。由于鍋爐的溫度控制系統(tǒng)很難用數(shù)學(xué)的方式建立模型，所以對鍋爐溫度控制技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用至關(guān)重要。因而設(shè)計一種較為理想的溫度控制系統(tǒng)是非常有價值的。下面對幾種常用的溫度控制技術(shù)做簡單的分析。 （1）基于PID的鍋爐溫度控制系統(tǒng) PID控制是迄今為止最通用的控制方法之一。因為其可靠性高、算法簡單、魯棒性好，所以被廣泛應(yīng)用于過程控制中,尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性系統(tǒng)。PID控制的效果完全取決于其四個參數(shù),即采樣周期ts、比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)Ki、微分系數(shù)Kd。因而,PID參數(shù)的整定與優(yōu)化一直是自動控制領(lǐng)域研究的重要課題。PID在工業(yè)過程控制中的應(yīng)用已有近百年的歷史，在此期間雖然有許多控制算法問世,但由于PID算法以它自身的特點，再加上人們在長期使用中積累了豐富經(jīng)驗，使之在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。在PID算法中，針對P、I、D三個參數(shù)的整定和優(yōu)化的問題成為關(guān)鍵問題。 該系統(tǒng)首先通過熱電偶傳感器監(jiān)測鍋爐的溫度，收集的信息經(jīng)過A/D電路送給PLC控制器，PLC因此做出計算，并判斷鍋爐的溫度，當(dāng)溫度處于上升狀態(tài)時，就會繼續(xù)加熱，當(dāng)溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)時PID會計算并輸出控制信號，PLC傳送信號給PC機(jī)，系統(tǒng)因此做出高溫顯示并發(fā)出警報。 PID控制是工業(yè)過程控制中最常用的一種控制方法,但常規(guī)的PID控制在被控對象具有復(fù)雜的非線性時,如鍋爐的溫度控制,不僅具有較大的純延遲,而且模型也不確定時,對于這種對象往往難以達(dá)到滿意的控制效果.BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制具有逼近任意非線性函數(shù)的能力,通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自身的學(xué)習(xí),找到最佳組合的PID控制參數(shù),以滿足控制系統(tǒng)的要求. （2）基于DDC的鍋爐的溫度控制系統(tǒng) 直接數(shù)字控制DDC系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)計算機(jī)控制系統(tǒng)中用得做廣泛的一種系統(tǒng)應(yīng)用形式。這類系統(tǒng)中的計算機(jī)除了經(jīng)過輸入通道對多個工業(yè)過程參數(shù)進(jìn)行檢測采集外，它不容代替模擬調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的模擬調(diào)節(jié)器，按預(yù)定的調(diào)節(jié)規(guī)定進(jìn)行調(diào)節(jié)運算，然后將運算結(jié)果通過過程輸出通道輸出并作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)多回路調(diào)節(jié)的目的。系統(tǒng)中除了輸入和輸出通道外,一般還有一個功能較強(qiáng)的控制操縱臺,在操縱臺上可調(diào)整被控參數(shù)的給定值、顯示或打印采樣值、聲光報警裝置也在操縱臺上。DDC系統(tǒng)不僅可對一個回路進(jìn)行控制，而且通過采樣實現(xiàn)對多個回路的控制。另外，DDC系統(tǒng)只要改變程序，還能實現(xiàn)串級，前饋等復(fù)雜的控制，直接數(shù)字控制系統(tǒng)可實現(xiàn)常規(guī)的PLD(比例、積分、微分)調(diào)節(jié),也可實現(xiàn)其它復(fù)雜或先進(jìn)的調(diào)節(jié)規(guī)律,調(diào)節(jié)規(guī)律的改變只需控制軟件。不同的是硬件部分除按需適當(dāng)增減通道的數(shù)量外,一般不需作大的變動，所以使用比較靈活，DDC系統(tǒng)是一個“在線”的半環(huán)控制系統(tǒng)。 微機(jī)DDC系統(tǒng)結(jié)生產(chǎn)過程的有關(guān)參量進(jìn)行控制時,是以定時采樣和階段控制來代替常規(guī)儀表的連續(xù)則是和連續(xù)控制的。因此,確定合適的采樣周和A/D、D/A、轉(zhuǎn) 換 器 的 字 長 是 提 高系統(tǒng)控制精確,減少轉(zhuǎn)換誤差的關(guān)鍵。 微機(jī)DDC系統(tǒng)的分時控制方式一臺微機(jī)DDC系統(tǒng)要控制多個回路。在每一個回路，微機(jī)要完成采樣和A／D轉(zhuǎn) 換 ,運 算 ,輸出控制信號3個部分的工作。為此，微機(jī)DDC采用了分時控制的方法。 控制規(guī)律是一個控制系統(tǒng)性能優(yōu)劣的關(guān)鍵根據(jù)控制規(guī)律制定的控制算法,是微機(jī)DDC系統(tǒng)對生產(chǎn)對象實行控制的運算依據(jù)。隨著控制理論和微機(jī)技術(shù)的飛躍發(fā)展，傳統(tǒng)的DDC系統(tǒng)功能也不斷擴(kuò)大,應(yīng)的控制規(guī)律和控制算式不斷出現(xiàn).根據(jù)控制對象的不同,目前的微機(jī)DDC控制方式,有簡單,有復(fù)雜,從單參數(shù)的定值控制到多參數(shù)的相關(guān)控制,以至最優(yōu)最佳控制等等，其控制功能已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了早期的PID控制范圍,盡管如此,PID控制的一些基本理論仍然是分析DDC系統(tǒng)控制規(guī)律的基礎(chǔ),PID控制規(guī)律仍然在相當(dāng)多生產(chǎn)現(xiàn)場使用并能得到較為滿意的效果,所以直到現(xiàn)在,PID仍是一中最基本的控制規(guī)律.隨著生產(chǎn)的發(fā)展和工業(yè)自動化的提高,較簡單的單回路參量的PID閉環(huán)已不能滿足更高要求系統(tǒng)需要，所以，在微機(jī)DDC系統(tǒng)中常用到多參量控制如串級控制、比值控制、選擇性控制、前饋控制等控制方式?，F(xiàn)場模擬量信號通過變送器轉(zhuǎn)換成0-10mA.DC或4-20Ma.DC或0-5V.DC的模擬量信號，通過有關(guān)端子輸入計算機(jī)A/D板，或電阻信號通過電阻信號轉(zhuǎn)換板與其它現(xiàn)場毫伏信號進(jìn)入信號調(diào)理板，再輸入A/D板，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后以實際工程量屏幕顯示氣包水位、蒸汽壓力等影響工業(yè)鍋爐運行安全性、經(jīng)濟(jì)性的主要參數(shù)以及給水調(diào)節(jié)閥位、給煤機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置信號，這些信號用來控制、打印制表、數(shù)據(jù)存儲、經(jīng)濟(jì)量累積核算等。對工業(yè)鍋爐主要參數(shù)進(jìn)行直接控制是微機(jī)DDC控制的主要功能之一。 參考文獻(xiàn) [1].楊國強(qiáng).基于模糊自適應(yīng)控制的鍋爐溫度控制[J].輕工機(jī)械.2013(02) [2].周天沛,孫偉.基于粒子群模糊規(guī)則優(yōu)化的水煤漿氣化爐溫度控制系統(tǒng)[J].計算機(jī)測量與控制.2013(04) [3]. 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