基于PID控制電鍋爐控制系統(tǒng)

1、基于模糊 PID控制的電鍋爐溫度過程控制系統(tǒng) Fuzzy PIDbased Temperature Process Control System for Electric Boiler 過程分析 傳統(tǒng) PID控制 蓄熱式電鍋爐是在電鍋爐的基礎(chǔ)上加裝 蓄熱水箱 ，組成一個熱能交換 、儲存系統(tǒng) 。通過強(qiáng)制循環(huán),將電熱鍋爐內(nèi)的熱水循環(huán)到蓄熱水 箱中,使蓄熱水箱中的冷水逐漸變?yōu)闊?水,完成熱能的存儲。 由于供 暖對象 是辦公樓 ，節(jié)假 日和夜間無人 ，只需要保持較低溫度 即 可 ，而在工作 時間需要對辦公樓進(jìn)行 加熱 。所 以，系統(tǒng) 的溫度控制方式采用 分時段 的定 溫控制 ，即根據(jù) 電力 部 門規(guī)定

2、的峰 、谷 、平 時段 ，按照設(shè) 定 的溫度控制 電加 熱器 的投入與退 出 ，并對 三通混 水器 的開度進(jìn)行 有效 調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)室 內(nèi)恒溫控制 。 溫度控制系統(tǒng)采用 數(shù)字 PID控制 系統(tǒng) ，控制 核心 是一 臺工控 機(jī)。溫度 測量 信號 包括 辦公 大樓 室 內(nèi)溫 度 、熱水溫度 、回水溫度 、環(huán)境溫度 等。經(jīng) AD轉(zhuǎn)換后 送入工控機(jī) 。工 控機(jī)對 這些測 量信號 進(jìn)行處理 ，并將 控制算法的結(jié)果通過 DA模塊輸出 420mA電流信號 ，調(diào)節(jié) 電動調(diào)節(jié) 閥和熱量 平衡裝 置。 控制方案 即在溫度給定值發(fā)生變化導(dǎo)致溫度大范圍變化時采用模糊控制；在溫度趨于穩(wěn)定時采用PID控制。兩個算法在轉(zhuǎn)換過程中

3、必須保證系統(tǒng)的無擾動切換 ，這樣既可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)性又能提高系統(tǒng)的控制精度。整個系統(tǒng)以研華工控機(jī)為控制核心，通過采集室外溫度及設(shè)備出水口溫度，構(gòu)成溫度閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，按自動控溫、節(jié)能優(yōu)化的原則，隨著室外溫度的變化分段改變設(shè)備出水溫度，以控制室內(nèi)達(dá)到最佳設(shè)定溫度，從而真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目地模糊控制器的設(shè)計(jì)可采用單輸入一單輸出型和雙輸入一單輸出型兩種，為提高控制精度和響應(yīng)速度，本系統(tǒng)采用雙輸入一單輸出型 。兩個輸入量分別為溫度偏差e(實(shí)測值T 一設(shè)定值 T0 )和溫度偏差變化率 e (當(dāng)前偏差一前次偏差)，輸出可直接控制固態(tài)繼電器、繼電器線圈、報(bào)警裝置組成的設(shè)備。仿真結(jié)果比較在對系統(tǒng)進(jìn)行安裝調(diào)試之前，

4、我們在Matlab環(huán)境下用計(jì)算機(jī)對各種控制系統(tǒng)的控制結(jié)果進(jìn)行了仿真 。通過仿真結(jié)果，了解了各種控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)，并選擇最佳的控制方案，用以實(shí)現(xiàn)對蓄熱式電鍋爐供暖系統(tǒng)的改造。仿真結(jié)果如圖4所示。結(jié)合圖4，根據(jù)以上幾種系統(tǒng)動態(tài)仿真效果比較其響應(yīng)特性，得到如表2所示的系統(tǒng)響應(yīng)超調(diào)量、穩(wěn)定時間及上升時間幾個主要動態(tài)參數(shù)的比較。從整個控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程和仿真結(jié)果來看，系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)比較簡單，軟件實(shí)現(xiàn)方便，整個系統(tǒng)的開發(fā)周期短，控制效果理想。兩種控制算法轉(zhuǎn)換沒有波動，實(shí)時性好，控制精度較高，恒溫過程溫度控制在2 K，達(dá)到了預(yù)期效果。根據(jù)電力部門峰、谷、平電價(峰段電價045元kW -h，谷段電價015元kW h，平