《能源與動(dòng)力工程開題報(bào)告：鍋爐主蒸汽溫度優(yōu)化控制方法探究》3800字

PAGE2能源與動(dòng)力工程開題報(bào)告：鍋爐主蒸汽溫度優(yōu)化控制方法研究目錄TOC\o"1-2"\h\u277781．課題主要研究?jī)?nèi)容 155982．課題的研究意義、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 113891（1）研究意義 115831（2）國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 2292503．指出課題難點(diǎn)和擬解決的關(guān)鍵問題；擬采取的研究方法及其可行性等 490174．按以下格式列出參考文獻(xiàn)： 51．課題主要研究?jī)?nèi)容鍋爐在火力發(fā)電廠、化工廠、各類設(shè)備制造廠以及石油等重工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。鍋爐主蒸汽溫度在鍋爐運(yùn)行過程中是一項(xiàng)至關(guān)重要的控制測(cè)點(diǎn)，同時(shí)也是鍋爐汽水通道當(dāng)中溫度達(dá)到最大值的點(diǎn)，并且對(duì)發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到積極的作用。伴隨著鍋爐機(jī)組朝著大容量與大參數(shù)的方向過渡，并且主蒸汽溫度被控對(duì)象有著較大的慣性與非線性等一系列的特點(diǎn)，所以，以往PID策略已經(jīng)無法滿足高性能的控制水平與要求。近些年來，伴隨著智能控制理論的持續(xù)研究，相關(guān)工作者在以往控制方法的基礎(chǔ)上，增加了部分新的智能控制措施，針對(duì)復(fù)雜問題進(jìn)行求解。本文首先分析不同位置下的過熱器靜態(tài)特性及原理，重點(diǎn)分析主蒸汽分別在蒸汽流量變化、煙氣熱量變化和減溫水流量變化等幾種擾動(dòng)情況下對(duì)應(yīng)過熱汽溫的動(dòng)態(tài)特性，確定各擾動(dòng)變化與主蒸汽溫度之間的關(guān)系。其次，設(shè)計(jì)出了模糊自適應(yīng)PID控制基礎(chǔ)上的主蒸汽溫度-給煤量?jī)?yōu)化系統(tǒng)。探討了模糊控制系統(tǒng)的有關(guān)機(jī)構(gòu)，并設(shè)計(jì)出主蒸汽溫度-給煤量?jī)?yōu)化系統(tǒng)當(dāng)中的相關(guān)模糊自適應(yīng)PID控制器，通過二維模糊控制器的實(shí)際輸出，對(duì)PID控制器的參數(shù)進(jìn)行在線修正，基于模糊自適應(yīng)PID控制方法具有較好的動(dòng)態(tài)性能及穩(wěn)態(tài)性能。2．課題的研究意義、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀（1）研究意義前人的研究成果顯示，傳統(tǒng)PID控制系統(tǒng)由于具有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、便于用戶進(jìn)行操作良好、相關(guān)參數(shù)物理意義顯著等一系列的特點(diǎn)，在電廠鍋爐主蒸汽溫度控制系統(tǒng)當(dāng)中仍然占據(jù)著至關(guān)重要的地位。但是，以往的PID控制器本身有著眾多問題，比如說，參數(shù)保持不變和無法適應(yīng)外界運(yùn)行環(huán)境變化等等，令其在實(shí)際運(yùn)行過程中，控制效果欠缺理想。伴隨著鍋爐主蒸汽溫度控制系統(tǒng)持續(xù)朝著大容量、日趨復(fù)雜化以及參數(shù)更高的方向進(jìn)行過渡，以往PID控制系統(tǒng)已經(jīng)不能符合電廠機(jī)組運(yùn)行的客觀需求。所以，努力探索各類性能較好的控制策略，優(yōu)化出可以適應(yīng)眾多運(yùn)行工況變化，同時(shí)有著較強(qiáng)魯棒性特點(diǎn)的鍋爐主蒸汽溫度控制系統(tǒng)，確保鍋爐主蒸汽溫度能夠在合理范圍內(nèi)變化，或者在鍋爐主蒸汽溫度超出上限的情況下，可以迅速回歸到合理范圍內(nèi)，便顯得十分重要。近些年來，智能控制不再像以往那樣，需要建立對(duì)象的相關(guān)數(shù)學(xué)模型，特別是能夠有效處理缺少精確性與不確定性問題等眾多的特點(diǎn)，在各類過程控制當(dāng)中逐步得到普及，關(guān)乎到眾多領(lǐng)域的相關(guān)研究部門。因此，研究智能控制理論基礎(chǔ)上的鍋爐主蒸汽溫度優(yōu)化控制策略，將以往PID控制的優(yōu)點(diǎn)和智能控制的優(yōu)點(diǎn)統(tǒng)一，施展二者的優(yōu)勢(shì)，改善系統(tǒng)的控制效率，有著顯著的理論與實(shí)踐意義。（2）國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀當(dāng)前工業(yè)系統(tǒng)中，被控對(duì)象更加復(fù)雜，產(chǎn)生了眾多新的特點(diǎn)，比如說較強(qiáng)的非線性與不確定性，令建立數(shù)學(xué)模型的難度不斷增加。所以，以往的控制理論不能有效地控制被控對(duì)象。而智能控制理論借助于模仿人類的一些智力行為，而并非在被控對(duì)象基礎(chǔ)上建立有關(guān)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究。而模糊控制技術(shù)已經(jīng)普遍得到了相關(guān)工作者的重視，同時(shí)將其逐步應(yīng)用到了實(shí)踐當(dāng)中。Amin（2014）按照神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的類別建立了基于自適應(yīng)評(píng)判規(guī)則庫，不僅令PID控制魯棒性強(qiáng)與簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)更加顯著，同時(shí)令模糊控制庫的建立變得容易。針對(duì)鍋爐機(jī)組汽包水位變化所引起的各類問題，構(gòu)建了BP-NNs的PID串級(jí)控制系統(tǒng)。借助于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以朝著四周環(huán)境持續(xù)展示其自我學(xué)習(xí)的功能，令PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)變得更加合理。Guesmi（2015）將遺傳算法和魯棒H∞控制策略進(jìn)行統(tǒng)一，設(shè)計(jì)出了DC-DC變換器模糊控制系統(tǒng)，用在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)當(dāng)前模型有著不確定性。通過仿真實(shí)驗(yàn)了解到，遺傳算法可以令DC-DC魯棒控制器顯著增加其運(yùn)行穩(wěn)定性與抗干擾能力。Roy（2016）基于Hermite-Biehler定理，使算法在迭代初始階段，有著較大值，避免算法發(fā)生早熟問題。在迭代后期，令步長(zhǎng)有著較小值，令算法能夠加速收斂，提高求解精度。Burhanuddin（2017）指出，從當(dāng)前電力變換系統(tǒng)組合閥的控制技術(shù)方面來看，不再像以往那樣，需要熟知被控對(duì)象的有關(guān)數(shù)學(xué)模型。在沒有充分了解系統(tǒng)模型的情況下，按照有關(guān)工作者的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)所得到的控制規(guī)則，借助于一定的模糊推理方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和控制系統(tǒng)性能有效調(diào)整，進(jìn)而獲得預(yù)期的控制效果。此類方法的基本理念，即利用機(jī)器取代人類對(duì)系統(tǒng)實(shí)施的控制。與其它領(lǐng)域?qū)Ρ葋碇v，我國(guó)針對(duì)火電機(jī)組控制技術(shù)的研究比較落后，特別是在火電機(jī)組的優(yōu)化控制領(lǐng)域，不僅反映在時(shí)間角度，接觸時(shí)間過短，在其它領(lǐng)域也是一樣。在電網(wǎng)運(yùn)行過程當(dāng)中，要求發(fā)電機(jī)組中的控制系統(tǒng)不僅可以迅速響應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)，同時(shí)可以在負(fù)荷變化率相對(duì)過大的情況下，能夠確保鍋爐機(jī)組的主蒸汽溫度和汽包水位等一些重要的運(yùn)行參數(shù)具有足夠的穩(wěn)定性。因而，應(yīng)采取更加科學(xué)合理的控制方法，在負(fù)荷變化幅度較大的基礎(chǔ)上，使鍋爐機(jī)組保持足夠的穩(wěn)定性、安全性以及經(jīng)濟(jì)性?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)廣泛采用的是串級(jí)控制系統(tǒng)使鍋爐主蒸汽溫度保持穩(wěn)定。賈立，柴宗君（2017）針對(duì)超臨界鍋爐主蒸汽溫度控制問題，制定了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的鍋爐主蒸汽溫度自適應(yīng)PID控制器。依據(jù)電廠DCS系統(tǒng)當(dāng)中所采集到的過熱器減溫水流量、高過入口處的蒸汽溫度、主蒸汽流量以及主蒸汽溫度等一系列指標(biāo)的數(shù)值，建立出了鍋爐主蒸汽溫度模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。并且利用該模型，針對(duì)鍋爐主蒸汽溫度自適應(yīng)PID系統(tǒng)予以控制分析。最后實(shí)現(xiàn)對(duì)過熱器的有效控制。安子健，滕廣鳳（2018）指出，為了行之有效地優(yōu)化電廠高壓鍋爐機(jī)組主蒸汽壓力的控制邏輯，將綏中二期電廠鍋爐機(jī)組選作被控對(duì)象，針對(duì)其鍋爐機(jī)組的主蒸汽壓力控制邏輯開展了實(shí)際研究工作。從中得出結(jié)論，即在協(xié)調(diào)控制工作當(dāng)中，鍋爐主蒸汽壓力控制邏輯方面所存在的缺陷。通過對(duì)控制邏輯予以合理的優(yōu)化，進(jìn)而滿足對(duì)鍋爐主蒸汽壓力的高效控制，總結(jié)出了具有明顯參考價(jià)值的寶貴經(jīng)驗(yàn)。王富強(qiáng)，李曉理等（2019）應(yīng)用約束基礎(chǔ)上的多變量預(yù)測(cè)控制算法，改善了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的相關(guān)控制品質(zhì)。應(yīng)用Block模塊對(duì)約束條件予以合理的簡(jiǎn)化，加快了預(yù)測(cè)控制算法的實(shí)際計(jì)算速度。運(yùn)用滾動(dòng)窗口基礎(chǔ)上的最小二乘法，對(duì)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)當(dāng)中的被控對(duì)象完成了在線辨識(shí)，使預(yù)測(cè)控制模型的具體精度得以提高。按照模糊規(guī)則構(gòu)建機(jī)組協(xié)調(diào)的相關(guān)控制系統(tǒng)，將其視為非線性研究對(duì)象開展了滑壓模式下定負(fù)荷以及變負(fù)荷等仿真研究。從結(jié)果當(dāng)中得知：運(yùn)用多變量預(yù)測(cè)控制算法的實(shí)際控制品質(zhì)好于以往的PID控制，同時(shí)計(jì)算速度達(dá)到了以往預(yù)測(cè)控制算法的5-6倍。3．指出課題難點(diǎn)和擬解決的關(guān)鍵問題；擬采取的研究方法及其可行性等通過對(duì)不同工況下過熱器的靜態(tài)性能和工作原理進(jìn)行了分析，著重分析了在不同工況下，主要蒸汽流量、煙氣熱量、減溫水流量三種干擾條件下的過熱汽溫動(dòng)態(tài)特征，并得出了各干擾變化與主蒸汽溫度的變化規(guī)律具有一定可行性。本文主要難點(diǎn)在于：（1）相關(guān)理論資料收集與總結(jié)（2）針對(duì)鍋爐主蒸汽溫度動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行分析（3）完成模糊自適應(yīng)PID在主蒸汽溫度控制中的應(yīng)用設(shè)計(jì)擬采取的方法：（1）通過文獻(xiàn)法搜集PID控制、模糊自適應(yīng)PID控制相關(guān)理論資料。（2）在鍋爐主蒸汽溫度動(dòng)態(tài)特征分析中，主要包括電廠鍋爐機(jī)組蒸汽側(cè)擾動(dòng)作用下，主蒸汽溫度所具有的動(dòng)態(tài)特性；鍋爐機(jī)組煙氣側(cè)在擾動(dòng)情況下，鍋爐主蒸汽溫度所具有的動(dòng)態(tài)特性、過熱器減溫水側(cè)在擾動(dòng)情況下，鍋爐主蒸汽溫度所具有的動(dòng)態(tài)特性等等。（3）運(yùn)用MATLAB/SIMULINK軟件分析工具，構(gòu)建仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，主要包括：模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?、鍋爐主蒸汽溫度在模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)的仿真研究以及模糊自適應(yīng)PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等三個(gè)方面。4．按以下格式列出參考文獻(xiàn)：[1]作者.文章題目[J].期刊名,年份,(期數(shù)):頁碼.（期刊雜志類）；[2]作者.書名[M].出版地：出版單位,年份:頁碼.（圖書類）；[3]作者.文章名.網(wǎng)址.日期.（網(wǎng)上資料類）。[1]王彥波.多變量廣義預(yù)測(cè)控制算法在鍋爐減溫水控制中的應(yīng)用研究[D].內(nèi)蒙古大學(xué),2021.DOI:10.27224/ki.gnmdu.2021.000411.[2]許治順.基于混合智能算法的鍋爐主蒸汽溫度優(yōu)化控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用[D].安徽工業(yè)大學(xué),2021.DOI:10.27790/ki.gahgy.2021.000408.[3]李丹陽,韓旭.鍋爐主蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)的優(yōu)化控制[J].自動(dòng)化博覽,2021,38(03):75-77.[4]吳南江.660MW直流鍋爐主蒸汽溫度控制研究[J].機(jī)電信息,2020(29):142-143.DOI:10.19514/32-1628/tm.2020.29.075.[5]李佃,張文亮,范國(guó)朝,謝云辰,陳彥橋,李泓,周振華.基于牛頓力學(xué)原理的鍋爐主蒸汽溫度控制研究[J].能源科技,2020,18(08):41-45.[6]閆海斌.180t/h全燃?xì)忮仩t優(yōu)化燃燒控制實(shí)踐[J].冶金動(dòng)力,2020(07):40-43.DOI:10.13589/ki.yjdl.2020.07.013.[7]董靜文.火電廠鍋爐主蒸汽溫度預(yù)測(cè)控制算法研究[D].沈陽工業(yè)大學(xué),2020.[8]魏翔,賈鳳洋.基于PSO的模糊自適應(yīng)鍋爐主蒸汽溫度優(yōu)化控制研究[J].電站系統(tǒng)工程,2020,36(03):65-67.[9]杜羅通.基于廣義預(yù)測(cè)控制的鍋爐燃燒優(yōu)化控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用[D].安徽工業(yè)大學(xué),2019.[10]葛錚,吳林峰.基于模糊PID控制的鍋爐主蒸汽溫度控制策略研究[J].黑龍江電力,2018,40(04):358-361.[11]韓光信,王晨,畢勝楠.鍋爐過熱蒸汽溫度預(yù)測(cè)PID控制及仿真研究[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào),2017,34(07):41-45.[12]安春燕,費(fèi)冬妹,劉文會(huì),黃翠苗.淺談鍋爐蒸汽溫度控制研究的研究背景及意義[J].智富時(shí)代,2015(09):214.[13]徐亞健,楊益群,周美剛.鍋爐主蒸汽溫度控制系統(tǒng)二次優(yōu)化控制研究[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2015,23(06):1997-2000.[14]李偉,劉世軍,周宇陽.鍋爐蒸汽溫度模型預(yù)測(cè)控制[J].熱力發(fā)電,2014,43(12):105