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探究模糊PID制约在电厂补给水加药中应用

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论文导读:
img src="www.7ctime.com/UploadFiles/2014-02/2/20142146348894748.jpg" alt="模糊PID控制在电厂补给水加药中的应用研究" />【摘要】 针对火电厂加药系统在加药处理PH调节过程的滞后、非线性、时变等特性,采用模糊制约理论与常规PID制约相结合的方式,描述了模糊制约的工作原理与过程,通过现场实际数据的采集与既定值的分析仿真,较好的解决了这一理由。
关键词:模糊制约;电厂补给水、PH调节;滞后、非线性;分析仿真;

一、电厂补给水处理加药系统的必要性和基本过程

电厂锅炉用水必须对天然水进行净化处理,目的是保障电厂锅炉的汽水品质,防止腐蚀结垢。主要技术工艺有:原水预处理、酸碱加药系统、化学除盐、中和系统组成。其中,酸碱中和系统的加药处理技术,是指将废弃酸碱液通过简单的技术处理之后排放掉,这种处理方式在很大程度上浪费了天然水,因此需要完整、严格的处理技术,避开对环境造成的污染以及废水再利用。
目前大多数火电厂加药制约系统仍然使用传统的手工加药方式,即在规定的时间内采集废水样品,然后进行水样PH值的检测,根据结果进行分析,再通过人工调节加药泵实现运转操作,此方式浪费酸碱增大生产成本,而且不易制约处理效果一般。
因此,将模糊制约理论与常规PID制约相结合的方式应用到废水处理,将废水PH值制约在一定的范围内,实现了节约药液,保证了废水PH值精度,为废水循环利用提供了必要的条件。

二、加药系统的流程

电厂中使用的加药系统制约是一种二维模糊制约器,其加药系统的设计流程如下图:
图中:ke与kec为系统中的量化因子;ku是比例因子;输入变量 E、 EC与输出变量U 分别是误差 e与误差变化率ec和制约量 u 的模糊语言变量。
在加药系统中通过运转加酸变频泵进行制约, PH值是制约量,根据模糊制约器输入的实际PH值和既定的PH值误差与误差的变化率进行系统分析。根据上图所示:实际检测的废液PH值和既定的PH值之间通过比较存在一定的误差与误差变化率,变化的量化因子通过输入到模糊逻辑的制约器中,继而根据离线状态下的模糊决策表的比较,从而得到输出变量U,根据输出量制约加酸的变频泵,转变了废液中的PH值指标,实现了废液PH值的制约。

三、模糊制约器

1确定模糊制约器输入和输出
电厂中的模糊制约器主要有输入和输出两种结构,输入量分别是e( pH 误差)和ec( pH 误差变化率),输出量分别是kp、ki和kd。
模糊制约在实际电厂补给水加药系统中的语言变量论域和语言值集合设:
2确定模糊制约的规则
根据参数kp、ki和 kd补给水加药系统中的输出特性情况,在不同输入量条件下,对被制约过程的参数kp、ki和 kd,应考虑如下自整定的要求。
(1)如果误差较大,表明误差绝对值也会比较大,这时不考虑误差变化趋势,只要制约器kp取得最大值,进而满足响应快速性要求。同时为了避开误差变化率的瞬间值过大,ki应该取得最小值,为了制约超调,kd取最小值。
(2)如果误差处于中等大小范围,为了确保制约系统响应速度和制约超调,应该减小kp和kd,保持ki。
(3)如果误差较小,为了确保制约系统的稳定状态,需要增大kp,kI的取值,同时考虑kd和误差变化,避开振荡的产生。
3优化设计模糊制约器
通过模糊制约数据设计模糊制约表,并且在制约表存储到PLC中,将量化因子 ke,kec和ku放置在 PLC 内存中,然后进行模糊制约查询,得出模糊输出量,再乘以输出量化的因子,就可以得出实际输出量,以此调节酸碱输入量,实现pH 值的制约。在模糊制约系统中制约表查询是程序的关键环节,因此需要将E和EC 模糊论域元素通过转换取得{ 0,1,2,3,4,5,6,7,8},并将采样值 E和EC 对用的转换值输入到数据 DB2字单元 DBW0 与 DBW2 中。得到的制约结果需要根据按从上到下与从左到右顺序进行依次置入相对应的数据块 DB1字单元中,首地址设置为 DBW0。并且采用指针寻址查表策略, 制约量基址一般是:0,偏移地址是: 2×( 9×E+EC),方可确约量绝对地址是:0+2×( 9×E+EC) 。最后,通过指针变量从而获得地址存储的U 的模糊值。

四、模糊制约系统仿真和应用研究

1系统仿真
电厂补给水加药仿真对象可以定义为“一阶惯性加纯滞后环节”模型,根据实际加药系统输入和输出的特定得出了加药传递的函数:
其次,为了验证模糊制约系统效果,需要对模糊制约系统进行仿真模拟试验。在系统中
对制约对象进行一阶惯性加纯滞后环节,G (S)= 。假设时间常数是T0=20,公式中静态增益 K=1.7; 得出 G( s) =1.720s+1。论域范围是[ - 4,4],所以模糊制约系统的选择是带积分环节增量式模糊制约系统,通过上面的计算得出ke=8;kec=10;ki=0.008;ku=0.01。
2应用结论分析
首先,模糊制约器PID响应速度较快,但是过渡时间比较长,在电厂补给水加药对象的时间延迟理由上伴随着较大的超调,干扰抑制能力也很差,同时会有振荡现象。
其次,Smith 预估制约响应曲线在进行超调抑制和模糊系模糊PID制约在电厂补给水加药中的应用由提供海量免费论文范文的www.7ctime.com,希望对您的论文写作有帮助.统调节速度加快方面具有很好的制约效果,但是其对于干扰信号适应能力会比较差。Smith 预估制约一般在随动系统中应用较为广泛,对于系统中给定的信号变化也有很好的调节效果。另一方面,在模糊制约过程中,其主要变化的理由所在一般不是给定信号,而是系统内扰与外扰,因此扰动信号是不包含在 Smith 预估补偿回路内的。其所造成的纯滞后的补偿效果会大幅度的降低,不但如此, Smith 预估制约要求对象是精确数学模型,若预估对象模型和实际偏差较大,会影响其制约效果。

五、结束语:

模糊制约在电厂的补给水加药系统中的应用主要是通过对手动操作经验,操作人员形成的制约规则所实施的一种自动制约策略。论文导读:加药联合处理系统中的应用研究.工业制约计算机.2008(12-25).上一页12
这种模糊制约系统省略了被制约对象(或者是过程)数学模型,方便与不确定对象和强非线性对象进行有效制约措施的执行,除此之外,模糊系统中的干扰具有很强的抑制能力,实现了电厂现场应用中的预期效果。
参考文献:
[1]马阳;任海燕. 模糊自适应制约在给水加药系统中的应用[J]. 沈阳工程学院学报(自然科学版). 2011(04-15).
[2]迟新利;张玉艳;韩希昌;于红霞. 模糊制约在循环水加药联合处理系统中的应用研究[J]. 工业制约计算机. 2008(12-25).