模糊控制在空调的应用(浅谈模糊控制在锅炉中的应用)
以西门子300可编程控制器为开发平台，设计了模糊自整定PID控制器，并将其应用于工业锅炉控制系统，克服了锅炉控制系统大惯性和非线性的特点。结合PID控制稳态精度高的特点，该控制系统具有良好的控制效果。在研究模糊控制与传统PID控制相结合的基础上，以工业锅炉为对图像，设计了一套完善实用的自动控制系统。
:模糊控制；管道仪表流程图；自动调谐；锅炉。可编程逻辑控制器
1.控制系统的设计以锅炉汽包水位控制系统为主要研究内容，而汽包水位是锅炉运行论文中的一个重要参数，它反映了锅炉产生的蒸汽与供水之间的动态平衡，是锅炉安全运行的重要条件。高汽包水位会使过热器的受热面结垢而烧坏；但是，如果汽包水位过低，将会破坏汽水循环，导致水冷壁管供水不足而被烧毁，甚至导致锅炉爆炸。锅炉水位自动控制的任务是控制给水流量，使其适应蒸发的变化，保持汽包水位在允许范围内。该系统引入模糊控制算法，利用模糊控制易于实现对复杂对图像控制的特点，将有经验的操作人员和专家的控制经验应用到控制过程中，根据人工控制规则组织控制决策表，再由该表确定PID参数的输出值，并与传统的PID控制相结合。根据锅炉运行过程中的不同状态和扰动情况，汽包水位，在线实时整定对PID参数，可以在系统运行过程中保持合适的暂态参数，并且很容易将汽包水位值维持在设定值。根据对锅炉汽包水位控制系统的特点，设计了以蒸汽流量为前馈信号，给水流量为控制信号的三冲量控制系统。1.1 汽包水位汽包水位锅炉三冲量控制方式采用三冲量控制，流量蒸汽作为前馈信号，流量给水作为控制信号，构成汽包水位1.2系统硬件配置的三冲量控制系统。控制器主要由可编程控制器组成，开发平台采用西门子300可编程控制器。I/o系统采用分布式I/O(ET200M)，现场采集的信号通过I/O模块发送给PLC控制器。
2模糊自校正PID控制器的设计2.1设计原理。模糊自整定PID控制算法是在PID算法的基础上，将误差E和误差变化ec作为模糊控制器的输入，以满足不同的E和EC对控制器参数的不同要求，并根据模糊综合推理设计PID参数的模糊矩阵表。在锅炉汽包水位控制系统中，输入变量为汽包水位的偏差值，输出变量选择为PID参数的修正值，即kp、ki和kdd。在模糊自校正PID控制器中，采用了二维模糊控制器。2.2模糊控制器设计过程中的四个步骤2.2.1构建系统结构，根据采样的系统输出值计算选定系统的输入变量。这一步完成的工作是确定模糊控制器的输入和输出。2.2.2“模糊化”，即实现输入或输出的模糊化，通过量化因子和比例因子将精确量变化的范围(基本论域)模糊化为模糊集论域的范围。我们可以用模糊语言把精确量分成几个等级，如“正大”、“中心”、“负中间”和“负小”。这些文件的大小关系由模糊论域中的模糊子集表示。模糊子集的大小与隶属函数有关，通常采用：三角形隶属函数、正态分布隶属函数和梯形隶属函数。不同的隶属函数代表不同的系统特征。当系统误差较大时，一般采用低分辨率的隶属函数，当系统误差较小时，一般采用高分辨率的隶属函数。2.2.3模糊控制表的操作合成，通过前两步的工作，得到输入和输出的模糊数，结合操作经验或数据，我们可以将输入的模糊数和控制量排列成一组由一系列if-then控制规则组成的集合，并利用这些规则信息，利用极大极小合成法或其他合成算法，我们可以合成控制表。控制表存储在计算机中，供程序查询和输出。2.2.4查询输出和输出精度。通过查询控制表，计算机控制程序可以找到对与模糊数的输入量相对应的控制量的模糊数，然后通过输出比例因子将模糊输出控制量转化为控制量的精确输出，这实际上是为了找到被认为是最具代表性的、能够在输出范围内直接驱动控制装置的精确输出控制值。2.3模糊自整定PID控制算法在可编程控制器中编程实现。通过语句表编程，在西门子300可编程控制器上编程实现模糊自整定PID控制算法。采集误差信号和误差变化信号，将其模糊化到语言变量的论域中，通过离线计算将模糊规则制作成模糊查询表，通过在线方法查询模糊控制变量输出，最后将PID参数修正值和参考值相加得到PID参数瞬时值，最后进行PID运算计算控制变量来控制对图像执行器。在可编程控制器中，模糊逻辑功能块和数据库数据块用于实现模糊控制算法。首先，离线计算模糊关系查找表，并将比例因子值、误差上下限和模糊关系查找表发送给数据库数据块存储。在数据库数据块中，模糊关系R应该按照倾斜的顺序排列，即先进入第一列，再进入第二列和第三列，然后在FB功能块中完成查询表的计算功能。值得注意的是，E单点通过舍入进行模糊化，然后通过模糊子集和模糊关系风得到模糊决策。在程序中，这部分是利用比较指令和循环嵌套完成的。最后用最大隶属度法进行模糊决策，得到 KP、 KI和 KD，再用PID增量运算得到输出控制量。
结论根据锅炉控制系统的特点，分析了锅炉汽包水位控制系统的控制任务和目标。针对对，工业过程中工业锅炉控制对非线性、大滞后、强耦合、难控制的特点，在传统的PID控制器难以达到理想控制效果的前提下，结合快速发展的模糊控制理论，采用模糊控制理论与PID相结合的控制器，对原有的PID控制模式进行了改造。结合PID控制稳态精度高的优点，设计了一种模糊自整定PID控制器，实现了PID参数的在线自整定，保持了系统的最优暂态参数，并将模糊控制和PID控制有机结合，易于达到满意的控制效果。
黑曼巴 