循环流化床锅炉自整定pid控制系统研究 study on the self-tuning pid control system for the circulated fluidized bed boiler.pdfVIP

第24卷第5期 电 力 学 报 V01．24No．5 POWER 0ct．2009 2009年10月 JOURNALOFELECTRIC 文章编号： 1005—6548(2009)05—0390—03 循环流化床锅炉自整定PID控制系统研究 崔大伟，张丽香 (山西大学工程学院，太原030013) 摘 要：针对循环流化床锅炉床温控制系统，提出了一种采用粗调和微调相结合的、易于DCS 组态实现的PID自整定方法。经过典型工况下的仿真研究表明，采用该方法建立的循环流化床锅 炉床温控制系统比常规控制方案具有更Jff-的控制品质和更强的抗干扰能力，而且计算工作量小，实 时性能满足生产现场的要求。循环流化床锅炉以其燃料适应性广，对环境污染小的特点得到了迅 速的推广应用，其燃烧控制系统跟传统燃煤锅炉相比有着明显的不同，床温控制系统一直是其控制 的难点。 关键词：锅炉；循环流化床；自整定PID；仿真 中图分类号：TDl5；TK22文献标识码：A 由于循环流化床锅炉动态特性本身具有非线 在25％负荷时，G，(s)一石淼e-305； 性、时变性、时滞、大惯性和不确定性等特点，当运行 工况变化或在各种干扰作用下，循环流化床锅炉动 5 态特性差别较大，经典PID控制在解决这类被控对 在65％负荷时’Gp㈤=揣e叫3 象的控制问题中往往无法满足期望的控制性能。将 在100％负荷时，G，(s)=击杀e．605。 模糊自整定方式口{1应用于循环流化床锅炉主汽压 控制系统中，通过模糊推理实现PID参数的调整， 2 自整定PID控制器的设计 取得一定的效果。该方法采用双入三出模糊控制 本文设计的自整定PID控制器工作原理如图1 器，其模糊推理规则复杂，运算时间较长，实时性能 所示： 欠佳。本文设计了一种适用于生产现场使用、易于 采用DCS组态实现的自整定PID控制器，并应用于 循环流化床锅炉床温控制系统。 1被控对象的动态特性 在给煤量阶跃扰动下，得到的循环流化床锅炉 图1 目整足PID控制器原理图 床温的被控对象的传递函数[5{3为： 根据生产现场实际被控对象动态特性变化的特 1—19． 点，设计了依据锅炉负荷变化粗调PID参数，与模 (1) G-(s)2芹意Kpe～． 糊推理微调PID参数相结合的参数自整定模式，对 …‘P。7 式中，K。是对象的放大系数，当锅炉负荷在25％～ PID控制器参数进行实时在线调整。该自整定模式 可以保证在指定的典型运行工况(如65％负荷和 100％范围内变化时，其值在5～IO之间变化；T。是 对象的时间常数，变化范围为100～200S；r是对象 100％负荷)下，PID控制器参数基本与被控对象动 的纯滞后时间，在30～60s之间变动。显然，锅炉 态特性相匹配。如果偏离典型运行工况，或被控对 床温对象特性在不同负荷下发生了很大变化，尤其 象动态特性受到其他干扰源的影响，会造成PID参 是对象纯滞后时间的大幅度变化给控制带来了一定 数与对象特性不匹配，控制系统就会产生较大的偏 的难度。选择三种不同运行工况，锅炉床温的对象 差及偏差的变化。此时采用模糊推理再微调PID 特性分别为： 收稿日期：2009—04—30 作者简介：崔大伟