大型循环流化床锅炉燃烧系统建模与模糊控制技术的研究

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循环流化床高效,低污染,燃料适应性广的特点,成为近年来在我国快速发展的洁净煤燃烧发电技术。大型循环流化床发电的投产,为优化我国的电力结构、降低发电环境污染、提高整体能源利用效率,发挥着重要的作用。而其在建模及自动控制等方面存在很多待研究和解决的问题。  大型循环流化床燃烧系统是复杂的多变量控制系统,保证燃烧系统的可靠稳定性控制,对流化床的安全经济运行至关重要。本文对大型循环流化床锅炉燃烧对象特性和试验建模、多变量之间关联特性、模糊多变量控制策略进行了深入研究,主要内容如下:  1以蒙西发电厂300MW循环流化床锅炉实验数据为基础,利用最小二乘法进行数据拟合,通过试验建模方法建立了不同锅炉负荷下,在燃料量、一次风、二次风、回料阀开度、冷渣器转速控制量发生阶跃变化时,床温、床压和主汽压对象的传递函数模型,在此基础上对其动态特性进行了详细的分析。  2针对循环流化床多变量强耦合大延时的特点,对多变量关联分析中的效能相对增益矩阵(ERGA)在大纯滞后对象变量配对时存在的问题进行改进。提出利用纯滞后时间τ和时间常数Tc的相对大小形成纯滞后矩阵,并对带宽矩阵进行加权修正,得到改进的ERGA配对方法,并对该方法的正确性进行了对比验证,表明了该方法的简洁实用有效性。利用该方法,将流化床燃烧系统多变量系统分解为多个单输入单输出回路,并采用模糊前馈解耦消除耦合。  3详细分析循环流化床锅炉燃烧系统对象特性的基础上,设计出模糊多变量控制系统结构,总结出了模糊多变量自适应控制器参数的调整原则,并根据该原则制定了具有自适应性的模糊规则表。并引入了变论域的概念,提出通过自适应调整量化因子和比例因子的方法来改善直接型模糊控制器的性能,提高多变量模糊控制系统的自适应性能。  4通过仿真实验验证本文设计的流化床燃烧系统多变量模糊控制系统的有效性。通过床压和主汽压的设定值扰动、燃料量内扰、冷渣器转速外扰等发生变化时的控制仿真曲线,来证明系统的抗扰动能力和稳定性,为今后的工程应用提供参考。  最后,论文分析和总结了研究方法的特点和工作中存在的不足,以及今后改进的方向,为后续的科研进行了展望。
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