智能PID控制器在電廠熱工過程控制中的應(yīng)用分析

李昌盛

摘 要：本文介紹了智能PID控制器的含義，并重點(diǎn)闡述了在電廠熱工過程控制中的運(yùn)用策略，通過控制鍋爐水位、過熱汽溫系統(tǒng)、單元機(jī)組負(fù)荷控制、磨煤機(jī)控制等幾方面，充分展示現(xiàn)智能PID控制器的優(yōu)勢(shì)，旨在提升電廠熱工過程控制工作效率，促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智能PID控制器；電廠；熱工過程控制；應(yīng)用分析

近幾年，我國計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，很多企業(yè)生產(chǎn)中都實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化，電廠熱工過程控制中，智能PID控制器，將專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)PID控制技術(shù)有效融合，加強(qiáng)熱工控制精準(zhǔn)性，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)控制中鍋爐水位不穩(wěn)和不準(zhǔn)確等問題，智能PID的運(yùn)用可以提升企業(yè)工作效率，促進(jìn)電廠熱工過程控制的發(fā)展。

1 智能PID控制器的介紹

智能PID控制是將智能控制和傳統(tǒng)控制統(tǒng)一，主要指模糊控制、專家系統(tǒng)、傳統(tǒng)PID控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)充分結(jié)合，將人工智能加入到傳統(tǒng)PID中，使電廠熱工工作中的控制比傳統(tǒng)控制更加便捷和科學(xué)。首先，專家PID控制是利用多名專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，對(duì)設(shè)備工作中出現(xiàn)的誤差進(jìn)行辨別，掌握控制設(shè)備工作過程中的特點(diǎn)，智能控制P、I、D數(shù)據(jù)，將其參數(shù)調(diào)整到最佳工作曲線。其次，模糊PID控制器。運(yùn)用知識(shí)庫中模糊推理的作用，計(jì)算出控制信號(hào)，該控制器和傳統(tǒng)PID控制器有同樣的結(jié)構(gòu)，利用先輸入后輸出原則，另外非線性特點(diǎn)也一樣。模糊PID控制器主要包括PD控制器和PI控制器等，每種控制器都有不同的輸入和輸出形式。最后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)PID控制器結(jié)合。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)控制信號(hào)不斷進(jìn)行調(diào)試，不同的信號(hào)之間可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)互相切換，最終找出最合理的P、I、D參數(shù)轉(zhuǎn)換信號(hào)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)PID的結(jié)合，主要使用函數(shù)映射能力在多種變量控制系統(tǒng)中運(yùn)用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制設(shè)備有兩種，其中最重要的是單神經(jīng)元模型構(gòu)建PID控制設(shè)備，對(duì)神經(jīng)元系統(tǒng)的輸入有誤差積累和誤差等，和PID中控制的積分、比例等各種權(quán)系數(shù)分別檢查。隨著控制對(duì)象和周邊環(huán)境的變化，技術(shù)人員要根據(jù)系統(tǒng)中學(xué)習(xí)算法法則，改變神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制權(quán)系數(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)PID控制設(shè)備主要對(duì)傳統(tǒng)PID進(jìn)行設(shè)置，和預(yù)測控制共同使用，提升設(shè)備適應(yīng)能力，電廠熱工過程中一旦控制設(shè)備和環(huán)境發(fā)生變化，就可運(yùn)用控制系統(tǒng)中的各種性能指標(biāo)，更改神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器中的參數(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)PID的結(jié)合，提升設(shè)備工作中抗干擾能力，最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

2 智能PID控制器在電廠熱工過程控制中的應(yīng)用分析

2.1 鍋爐水位系統(tǒng)的控制

電廠熱工過程控制中，鍋爐水位控制很重要，工作中水位運(yùn)行不穩(wěn)定，并且水位數(shù)據(jù)的顯示具有延遲性，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)虛假水位情況。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)是利用建立數(shù)學(xué)模型，在PID中設(shè)置參數(shù)，這種形式不能改變鍋爐中水位系統(tǒng)控制缺陷，熱工機(jī)組運(yùn)行過程中一旦發(fā)生突發(fā)情況，很難及時(shí)調(diào)整，不能得到良好的控制。智能PID控制器在此處的運(yùn)用，和模糊控制結(jié)合，對(duì)鍋爐內(nèi)水位數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整。我國目前對(duì)智能PID控制器的研究處于理論和試驗(yàn)過程，還沒有大量投入使用。利用對(duì)理論和仿真實(shí)驗(yàn)表明，我國智能PID已經(jīng)具備良好的控制條件，可以實(shí)現(xiàn)熱工過程控制自動(dòng)化，提高電廠生產(chǎn)效率?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多電廠使用智能PID控制器控制鍋爐水位系統(tǒng)，逐漸促進(jìn)PID控制技術(shù)的成熟。

2.2 過熱汽溫系統(tǒng)的控制

電廠內(nèi)部熱工過程控制中，過熱汽溫系統(tǒng)工作變化會(huì)隨著控制器運(yùn)行的狀態(tài)產(chǎn)生變化，過熱汽溫系統(tǒng)工作中有時(shí)間滯后性和慣性的特點(diǎn)，控制器的幫助下可以對(duì)過熱汽溫系統(tǒng)進(jìn)行良好的控制，另外還可使PID控制器適合機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)，可運(yùn)用專家系統(tǒng)、模糊控制和PID控制融合的形式，對(duì)過熱汽溫系統(tǒng)進(jìn)行控制。工作中一旦主汽溫偏差較大，控制器會(huì)結(jié)合設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，其中可運(yùn)用模糊控制降低其他因素對(duì)過熱汽溫系統(tǒng)的干擾，加強(qiáng)機(jī)組控制系統(tǒng)的靈活性，實(shí)現(xiàn)零時(shí)間反應(yīng)。一旦主汽溫偏差較小，專家系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)情況自行調(diào)整，最終確定P、I、D參數(shù)，保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定和控制器的精準(zhǔn)性，適應(yīng)現(xiàn)在電廠熱工過程控制的需求。

2.3 單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)

機(jī)組工作中，受單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)控制，該系統(tǒng)工作中有不確定性和時(shí)變性等特征，具有很多變量，所以專家系統(tǒng)難以建立適合的數(shù)學(xué)模型，如果運(yùn)用傳統(tǒng)PID控制器，很難和設(shè)備融合，工作中效果不明顯。根據(jù)火電單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)控制設(shè)備的特征和神經(jīng)元的特點(diǎn)，已經(jīng)設(shè)計(jì)出更適合的控制器，如機(jī)跟爐和爐跟機(jī)。這兩種控制器都能很好的融合神經(jīng)元模型，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明，將學(xué)習(xí)參數(shù)快速調(diào)整至平衡數(shù)值，加強(qiáng)控制力度。非模型和神經(jīng)元等模糊控制法相融合，在單元繼續(xù)符合控制器中，加強(qiáng)對(duì)設(shè)備控制的適應(yīng)。

2.4 磨煤機(jī)控制

電廠熱工過程中磨煤機(jī)經(jīng)常處于延遲時(shí)間長、輸出大等特點(diǎn)，動(dòng)態(tài)特點(diǎn)隨工作情況有不同的變化。智能PID的運(yùn)用可以有效的提升磨煤機(jī)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性和科學(xué)性。其中直吹式中速磨煤機(jī)運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立適應(yīng)的輸出和輸入數(shù)據(jù)信息，運(yùn)用預(yù)測控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)熱風(fēng)和冷風(fēng)的控制。模糊PID控制系統(tǒng)可以減小測量誤差和降低小開度時(shí)風(fēng)擋板漏風(fēng)等情況。

3 結(jié)論

隨著科技的發(fā)展，電廠熱工過程控制中逐漸變得自動(dòng)化和智能化，智能PID的運(yùn)用提升了控制的精準(zhǔn)度，控制技術(shù)逐漸完善，運(yùn)用范圍不斷加大。根據(jù)控制機(jī)組的特點(diǎn)，智能PID控制器可以對(duì)設(shè)備準(zhǔn)確控制，我國應(yīng)該加大科研力度，加深對(duì)智能PID控制器的研究和生產(chǎn)，促進(jìn)相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)力的增加。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙鑫.電廠熱工過程控制中智能PID控制器的應(yīng)用研究[J].民營科技，2018（09）：62.