一种锅炉汽包水位控制系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113819454A(43)申请公布日2021.12.21(21)申请号202111163334.7(22)申请日2021.09.30(71)申请人重庆广播电视大学重庆工商职业学院地址400031重庆市九龙坡区石桥铺科园一路(72)发明人兰扬张娅(74)专利代理机构重庆强大凯创专利代理事务所(普通合伙)50217代理人蒙捷(51)Int.Cl.F22D5/34(2006.01)G05D9/12(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种锅炉汽包水位控制系统及方法(57)摘要本发明属于电力控制技术领域，具体涉及一种锅炉汽包水位控制系统及方法；该方法包括：步骤一、建立PI控制器及自适应模糊PID控制器；其中，PI控制器为比例主导控制器；自适应模糊PID控制器为常规PID控制的基础上，根据系统当前误差e和误差变化率ec，利用模糊推理实时整定P、I、D参数的控制器；步骤二，采集上一时刻水位的误差e，并判断误差e是否大于设定偏差；若大于则转到步骤三，若不大于则转到步骤四；步骤三，采用PI控制器控制锅炉给水流量阀门的开度，并返回步骤一，对下一时刻水位进行控制；步骤四，采用自适应模糊PID控制器控制锅炉给水流量阀门的开度，并返回步骤一。本申请能够精确且快速的控制锅炉汽包水位。CN113819454ACN113819454A权利要求书1/2页1.一种锅炉汽包水位控制方法，其特征在于，包括：步骤一、建立PI控制器及自适应模糊PID控制器；其中，PI控制器为比例主导控制器；自适应模糊PID控制器为常规PID控制的基础上，根据误差e和误差变化率ec，利用模糊推理实时整定P、I、D参数的控制器；步骤二，采集上一时刻水位的误差e，并判断误差e是否大于设定偏差；若大于则转到步骤三，若不大于则转到步骤四；步骤三，采用PI控制器控制锅炉给水流量阀门的开度，并返回步骤一，对下一时刻水位进行控制；步骤四，采用自适应模糊PID控制器控制锅炉给水流量阀门的开度，并返回步骤一，对下一时刻的水位进行控制。2.根据权利要求1所述的锅炉汽包水位控制方法，其特征在于：步骤一中，建立的自适应模糊PID控制器中，输入量包括误差e、误差变化率ec，输出量包括△Kp、△Ki和△Kd；根据输入量结合预设的模糊整定规则，得到输出量。3.根据权利要求2所述的锅炉汽包水位控制方法，其特征在于：步骤一中，还在自适应模糊PID控制器的基础上引入变论域因子α，实际误差基本论域为[‑α(e)E,α(e)E]，误差变化率基本论域为[‑α(ec)EC,α(ec)EC]，输出论域为[‑α△Kp,α△Kp,]、[‑α△Ki,α△Ki]、[‑α△Kd,‑α△Kd]；输入论域伸缩因子为α(x)＝1‑λe‑kx·x,其中，λ∈(0,1),k>0；输出论域伸缩因子为α(x)＝(|x|/E)τ+ε，其中，τ>0，λ、k、τ、ε为常数。4.根据权利要求3所述的锅炉汽包水位控制方法，其特征在于：自适应模糊PID控制器的输入量误差e、误差变化率ec、输出量△Kp、△Ki、△Kd的语言变量值均取负大、负中、负小、零、正小、正中及正大，论域均设定为[‑6，6]，量化等级均取{‑6，‑5，‑4，‑3，‑2，‑1，0，1，2，3，4，5，6}，且所有语言变量的各模糊子集的隶属函数均取三角形隶属函数。5.根据权利要求4所述的锅炉汽包水位控制方法，其特征在于：自适应模糊PID控制器中参数的模糊整定规则为：根据数值范围，分别为△Kp、△Ki及△Kd设置大值区、中值区和小值区；当∣e∣大于第一阈值时，取大值区的△Kp和△Ki，如果e×ec<0，取中值区的△Kd；如果e×ec>0，则取大值区的△Kd；当∣e∣大于第二阈值小于第一阈值时，取小值区的△Kp和中值区的△Ki；如果e×ec<0，取大值区的△Kd；如果e×ec>0，则取中值区的△Kd；当∣e∣小于等于第二阈值时，取中值区的△Kp和小值区的△Ki；如果e×ec<0，取小值区的△Kd；如果e×ec>0，取中值区的△Kd。6.根据权利要求5所述的锅炉汽包水位控制方法，其特征在于：步骤四中，采用自适应模糊PID模型控制锅炉给水流量阀门的开度时，首先利用基于优化函数的PID整定方法得到初始的参数Kp0、Ki0、Kd0，再通过自适应模糊PID模型模糊推理得到各参数的变化量△Kp、△Ki、△Kd，将参数变化量与初始参数相叠加得到实时整定的Kp、Ki、Kd参数后，得到控制器输出量，再根据控制器输出量控制阀门开度。7.根据权利要求6所述的锅炉汽包水位控制方法，其特征在于：步骤四中，还包括不完全微分环节，不完全微分的传递函数形式为:2CN113819454A权利要求书2/2页G(S)＝U(S)/E(S