試論先進(jìn)控制策略在火電廠熱工控制中的應(yīng)用

董瑋

摘要：隨著控制理論以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為火電廠熱工控制技術(shù)的發(fā)展提供了一定便利，其中先進(jìn)控制策略在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)取得了普遍應(yīng)用。因此，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)控制策略在熱工控制中應(yīng)用的研究。本文圍繞模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、預(yù)測(cè)控制三個(gè)方面的研究，詳細(xì)分析了先進(jìn)控制策略在火電廠熱工控制方面的重要作用，從而加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)控制策略的了解，促使其在企業(yè)生產(chǎn)中充分發(fā)揮作用。

關(guān)鍵詞：先進(jìn)控制策略；火電廠；熱工控制

前言：

火電廠生產(chǎn)過程中的熱工自動(dòng)化控制是保證生產(chǎn)設(shè)備安全運(yùn)行以及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)鍵技術(shù)措施。通過將先進(jìn)控制策略應(yīng)用在火電廠熱工控制中，能有效實(shí)現(xiàn)熱工自動(dòng)化，從而提高生產(chǎn)效率，并有利于保證生產(chǎn)過程的安全性?，F(xiàn)階段，先進(jìn)控制策略在熱工控制方面的應(yīng)用已經(jīng)成為各企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)問題，通過加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)控制策略的應(yīng)用研究，能有效實(shí)現(xiàn)熱工控制技術(shù)的不斷發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

一、模糊控制在火電廠熱工控制中的作用

現(xiàn)代控制理論發(fā)揮作用的基礎(chǔ)是建立明確的數(shù)學(xué)模型，但是由于熱工系統(tǒng)本身具有非線性以及時(shí)變性的特點(diǎn)，導(dǎo)致無法針對(duì)其建立精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型，在這種情況下，為模糊控制在火電廠熱工控制中的應(yīng)用提供了可能。模糊控制實(shí)現(xiàn)效果的原理是相關(guān)的技術(shù)專家將需要控制的對(duì)象或者過程的一系列策略設(shè)計(jì)成運(yùn)用條件及作用顯示的控制規(guī)則，利用模糊推理得出作用集，再對(duì)控制對(duì)象發(fā)揮作用。將模糊控制應(yīng)用在熱工控制過程中，有一定的實(shí)踐以及理論意義。模糊控制將對(duì)難以確定以及非線性的控制對(duì)象進(jìn)行有效控制，但是模糊控制在使用過程中，將以誤差或者誤差變化率看作輸入變量，存在一定的穩(wěn)態(tài)誤差。針對(duì)這一問題，結(jié)合火電廠氣溫控制對(duì)象具有的大延遲、大滯后的特點(diǎn)，在保留串級(jí)控制良好性能的基礎(chǔ)上，利用模糊控制動(dòng)態(tài)性能較好的特點(diǎn)，通常在實(shí)際的熱工控制過程使用FUZZY-PI串級(jí)控制方法[1]。例如，某電廠便將此技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)中，通過與傳統(tǒng)控制技術(shù)對(duì)比，能明顯發(fā)現(xiàn)該方法具有克服靜態(tài)誤差的作用，并會(huì)結(jié)合串級(jí)控制系統(tǒng)具有的抗內(nèi)憂特點(diǎn)，能有效實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程在熱工自動(dòng)化的基礎(chǔ)上順利進(jìn)行。通常情況下，模糊系統(tǒng)對(duì)不確定控制對(duì)象的作用較為顯著，但是由于火電廠生產(chǎn)時(shí)，將產(chǎn)生不定時(shí)的干擾以及噪音等，將會(huì)影響模糊控制的精度。因此，通常將該先進(jìn)控制技術(shù)與其他控制方法配合使用，有利于實(shí)現(xiàn)較好的控制效果。

二、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在火電廠熱工控制中的作用

隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用的不斷發(fā)展，該技術(shù)在控制領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了很好的應(yīng)用效果。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有高度非線性、聯(lián)想記憶以及快速處理等優(yōu)點(diǎn)，能學(xué)習(xí)和適應(yīng)一些嚴(yán)重不確定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征?，F(xiàn)階段，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在控制系統(tǒng)中主要通過以下兩種方式實(shí)現(xiàn)：第一，將神經(jīng)系統(tǒng)當(dāng)作控制器，促使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)過學(xué)習(xí)訓(xùn)練或者示數(shù)后，自主總結(jié)出控制規(guī)律；第二，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同傳統(tǒng)的控制技術(shù)有效結(jié)合起來。例如，相關(guān)的技術(shù)研究人員在將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)控制方法相結(jié)合后，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高度風(fēng)險(xiǎn)性以及適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，使BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)尋找最佳的傳統(tǒng)控制器控制參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)控制器的相關(guān)從參數(shù)進(jìn)行整定，進(jìn)而得到性能較好的控制器。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在控制器中，能有效降低控制器在處理不確定控制對(duì)象上的不足，提高了熱工系統(tǒng)的控制精準(zhǔn)度?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的控制器將通過學(xué)習(xí)過程，對(duì)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、不確定性等有一定了解，從而根據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果改變相關(guān)的控制參數(shù)，提高控制的有效性。以某電廠為例，該電廠在將在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的控制器引入鍋爐的燃燒系統(tǒng)，建立相關(guān)的控制仿真模型，并針對(duì)模型作了在控制對(duì)象參數(shù)發(fā)生變化后的響應(yīng)曲線，結(jié)果表明，該控制器具有較好的控制品質(zhì)。目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究方向包括網(wǎng)絡(luò)模型以及自適應(yīng)理論等，為智能型、可靠性高的控制理論以及方法提供了廣闊空間。

三、預(yù)測(cè)控制在火電廠熱工控制中的作用

預(yù)測(cè)控制發(fā)揮預(yù)測(cè)效果需要基于相關(guān)模型的基礎(chǔ)上，又被稱為模型預(yù)測(cè)控制，已經(jīng)成為目前廣泛應(yīng)用的先進(jìn)控制策略中的一種[2]。模糊預(yù)測(cè)的控制算法最初是為了滿足石油冶煉以及電廠的控制需求，之后在模糊預(yù)測(cè)控制當(dāng)面的應(yīng)用逐漸增多，主要是因?yàn)樵撍惴ň哂袧L動(dòng)優(yōu)化以及反饋矯正等優(yōu)點(diǎn)。預(yù)測(cè)控制可看作是優(yōu)化控制算法，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，采用滾動(dòng)式的優(yōu)化策略，使模型輸出得到反饋矯正，從而掌握最佳的控制規(guī)律。預(yù)測(cè)控制技術(shù)主要包括內(nèi)?？刂?、廣義預(yù)測(cè)控制等控制算法，有利于實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)控制技術(shù)具有較高的控制能力，減少控制誤差。另外，由于預(yù)測(cè)控制技術(shù)對(duì)建立模型的要求較低，具有較好的動(dòng)態(tài)控制效果，能對(duì)熱工系統(tǒng)中的多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行控制，促使該技術(shù)在控制工業(yè)生產(chǎn)過程方面有廣泛應(yīng)用。模型預(yù)測(cè)算法對(duì)線性系統(tǒng)的預(yù)測(cè)控制的問題已經(jīng)得到解決，但是對(duì)于非線性系統(tǒng)來說，它的模型預(yù)測(cè)需要建立在該系統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型上，具有較大的困難。通常將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與預(yù)測(cè)控制結(jié)合使用，能充分利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高度非線性特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合模型預(yù)測(cè)控制的反饋矯正以及滾動(dòng)優(yōu)化等優(yōu)點(diǎn)，在這些特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用實(shí)用性較強(qiáng)的PSO算法，能滿足實(shí)時(shí)性高的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的需求。預(yù)測(cè)控制的模型建立以及預(yù)測(cè)算法是保證該技術(shù)充分發(fā)揮作用的關(guān)鍵條件，通過優(yōu)化算法能有效提高預(yù)測(cè)控制的控制作用，使其在熱工控制過程中充分發(fā)揮作用。

結(jié)論：

先進(jìn)控制策略由于具有一定的復(fù)雜性，導(dǎo)致在火電廠的熱工控制中還沒有實(shí)現(xiàn)普遍應(yīng)用，而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及控制系統(tǒng)的完善，有利于實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制策略在火電產(chǎn)熱工控制中的良好應(yīng)用，促使熱工控制朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展。通過對(duì)模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)控制策略在熱工控制中應(yīng)用的研究，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制，保證電力工業(yè)的自動(dòng)化水平有所提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳立軍，周正興，趙麗麗.先進(jìn)控制策略在火電廠熱工控制中的應(yīng)用[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，29（01）：57-61.

[2]薛志斌，李平.先進(jìn)控制策略在電廠熱工過程控制中的應(yīng)用[J].青海電力，2000，（01）：37-46.endprint