锅炉燃烧过程的推理控制建模及仿真实验

　　锅炉燃烧过程的推理控制建模及仿真实验刘骏跃西安科技学院自动化系，陕西西安710054析，由可测输出量估计这些干扰对过程的影响，并采用推理控制削弱了干扰的影响。

　　有效地消除这些不可测扰动的影响。目前常用的解决方法是估计扰动的模型，采用补偿的办法。但锅炉实际运行中的扰动是无法完全估测或不易测量的。简单的扰动模型不能对扰动作出完全的估计，因而给其控制带来很大困难。而利用燃烧过程中可测量的输出量，推断不可测扰动对过程主要控制量影响的控制思想推理控制正好可解决上述问。

　　1锅筒2链条炉排3过热器4省煤器5空气预热器6除尘器7引风器8烟囱9送风机10给水泵运煤皮带12煤斗13灰车1锅炉的模型燃煤锅炉是重要的化工设备，但目前锅炉设备的热效率普遍较低，每年浪费大量的煤炭。只有逐步实现对燃煤锅炉中热参数的自动检测和自动控制，才能提高蒸汽质量，节省燃料，同时减轻对环境的污染。

　　工业燃煤锅炉结构1.锅炉运行过程有燃烧过程高温烟气向水的传热过程水的汽化过程。应指出，锅炉的燃烧过程是比较复杂的，也是*重要的。锅炉运行中，炉排由可调速电动机带动，将煤送入炉内。煤面燃烧面向前移动，剩下的灰渣在炉排末端排除。燃烧时所需的空气由送风机送入炉排中部风仓后，由烟道和烟囱排出。这个过程称为锅炉的燃烧过程。影响锅炉运行质量的因素主要有，必须使燃料充分燃烧以获得*高的烟气温度和*高的热效率，这要求对燃烧过程进行有效合理的控制，只有炉膛负压维持在给定范围10，20的负值内，炉子才处于正常的工况，负压过大，烟气热量损失大，负压偏正，向外喷火，不安全，通常用改变送风量的办法，实现对炉膛负压的控制，应指出，膛压易受系统外部随机扰动因素如天气风力风向等的影响，只有空气量和进煤量保持合适的比例，才能实现低氧充分燃烧，提高锅炉热效率，如果空气量过小，煤不能充分燃烧，大量的碳粒和基金项目陕西省教委基金资助项目991941994作者简介刘骏跃1961男陕西华县人讲师硕士主要从事自动控制理论和应用的教学科研工作1邱。，1.过氧化碳从烟气中排出，降低了锅炉的热效率。如果空气量过大，虽然煤能充分燃烧，但大量的热气被烟气带走，也降低了热效率。于是可用烟气中氧含量空气和煤的比例是否合适，进而控制送风量的大小。由以上分析可知，锅炉燃烧过程可近似为双输入双输出多变量系统。进步的机理分析还明可把送风量的变化看作是种干扰。因此得2的对象模型。其中为进煤量2在额定状态的变化量，乃为送引风量在额定状态的变化量。如上述，可将其波动视为对过程的干扰。72为蒸汽压力在额定状态的变化量，1为炉膛负压在额定状态的变化量。其不易测量，只能利用过程的可测量的输出量估计不可测干扰对过程主要输出量1的影响，从而消除干扰的影响。鉴于以上分析，我们将推理控制思想引入对锅炉燃烧过程的控制中。

　　2推理控制推理控制的基本思想就是在某些输出或扰动不可测的情况下，利用过程可测量的输出量建立被控对象的数学模型。通过数学推理导出控制规律。

　　2.1燃烧过程的推理控制如上节所述，由于系统的主要输出1和扰动，均不可测，推理控制部分的输入只能是系统的可观测输出72，推理控制部分的输出应为系统的输入2.下面分析为了克服不可测扰动影响，推理控制应具有的形式。由2得将式1代入式2得这里定义=.可当=时，系统可完全消除不可测扰动对输出的影响。由以上定义式还得到准确的60，6的实现只有通过在线预估各通道的数学模型来实现。后面推导中，对象各通道的学习预估模型用，以和对象本身区别。式3改写为由式4知少26.

　　控制器结构3.

　　由3知V=可推出推理控制器的传递函数为串联滤波器分来解决此问。设60=±= eTS把分设计成Gf，则实际的推理控制器为在。勺控制下，系统输出yiSyi推理控制的误差分析下面讨论模型预估准确和存在误差两种情况下推理控制的控制效果。

　　在所有模型预估准确的条件下yi=GpGcR+BDGpGcSD=GpGcR+1GpGcBD=GfR+aGfBD这时滤波器的特性对系统输出有影响，但当其稳态增益为1时，对于设定值扰动，系统输出少10=尺0；对不可测扰动乃，系统输出少10=0当模型预估存在误差时当对60的预估模型6.存在误差时，系统输出yi=APR在设定值阶跃扰动下，系统主要输出的稳态偏差R0+yi0=l+R03仿真实验结果1常规，仍控制系统响应2推理控制系统响应对文献1给出的辨识对象按3控制进行仿真实验，将乃设计为阶跃扰动迭加白噪声。改变噪音大小来模拟进出风量的波动变化，实验曲线4，5.4，5明当10常规控制无法工作时，推理控制可达到较好的控制效果。

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