智能控制及其在火電廠熱工自動化的應(yīng)用探討

曹乃琰

（國電寧夏分公司，銀川 750002）

1 引言

火電廠熱工自動化系統(tǒng)具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，涉及多種設(shè)備，具有非線性、無規(guī)律、不易控制等特點，因此，無法有效建立相關(guān)的線性函數(shù)模型。PID雖然是火電廠控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多的一種模型，但是容易受到多種因素的影響，整定效果并不理想，同時在參數(shù)設(shè)定方面也缺乏一定的規(guī)范性，難以滿足火電廠熱工自動化的控制要求。而智能控制作為一種全新的高新控制技術(shù)，在火電廠熱工自動化中具有良好的應(yīng)用效果。智能控制技術(shù)具有多樣化、開放化等特點，能夠針對控制對象的多樣性、不確定性等采取合適的方法進行控制。

2 智能控制簡析

2.1 模糊控制

模糊控制主要是模仿人的思維方式，通過模糊推理的辦法，實現(xiàn)對復(fù)雜系統(tǒng)的控制。模糊控制主要借助模糊數(shù)學(xué)和模糊語言的表達(dá)形式，根據(jù)模糊推理的基本原則，利用計算機技術(shù)實現(xiàn)模糊控制。模糊控制系統(tǒng)具有完整的循環(huán)控制結(jié)構(gòu)，主要有以下幾個特點：第一，無需構(gòu)建精確的數(shù)學(xué)模型，操作人員可以根據(jù)控制經(jīng)驗和相關(guān)的操作數(shù)據(jù)進行控制；第二，具有較強的魯棒性，能夠有效解決傳統(tǒng)控制模式的非線性、時滯和時變系統(tǒng)的控制問題；第三，推理過程模仿人的思維方式處理控制問題，對數(shù)據(jù)精度要求低，適用于復(fù)雜系統(tǒng)的控制。

2.2 專家控制

專家控制技術(shù)實現(xiàn)了控制理論、技術(shù)與專家系統(tǒng)理論、技術(shù)的有效結(jié)合，在實際應(yīng)用中，專家控制技術(shù)可以模擬專家思維，實現(xiàn)對系統(tǒng)的智能化控制。專家控制技術(shù)主要涉及兩部分結(jié)構(gòu)，即專業(yè)數(shù)據(jù)庫、推理結(jié)構(gòu)，專家控制的過程就是從專業(yè)數(shù)據(jù)庫選取知識，然后放到推理結(jié)構(gòu)中，根據(jù)某一邏輯原則展開推理，從而對目標(biāo)實現(xiàn)有效控制。專家控制的優(yōu)點變現(xiàn)在以下幾點：靈活性強，可以自主選擇控制率進行控制，能夠設(shè)置可調(diào)整、易控制的參數(shù)；穩(wěn)定性強，就算控制條件不理想，例如偏差量大或者非線性環(huán)境，都可以維持良好的控制穩(wěn)定性。

2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制主要是模擬人類大腦的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，根據(jù)神經(jīng)元的傳導(dǎo)方式，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的有效聯(lián)系和傳播。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制主要是基于神經(jīng)元的權(quán)值分布和聯(lián)絡(luò)構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，通過直接或間接的校正控制和預(yù)測控制來實現(xiàn)系統(tǒng)智能控制目標(biāo)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是一種非線性模型，合理的模型設(shè)置可以有效解決各類非線性問題，取得良好的控制效果，同時，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)對多項數(shù)據(jù)的同時控制，例如同時輸入和輸出多個信號，具有較高的容錯率，能夠提高系統(tǒng)的控制效率。此外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制具有較強的記憶、存儲功能，能夠?qū)μ幚磉^的信息進行自動的記錄，為之后控制提供參考。

3 智能控制在火電廠熱工自動化的應(yīng)用

3.1 鍋爐燃燒過程控制

在火電廠熱工自動化中，鍋爐燃燒系統(tǒng)屬于一種波動頻繁、控制復(fù)雜的系統(tǒng)，可以應(yīng)用專家控制技術(shù)實現(xiàn)對其的有效控制[1]。專家控制技術(shù)利用推理結(jié)構(gòu)進行正向推理，對數(shù)據(jù)庫中的信息進行逐次判斷，其中，鍋爐燃燒過程包括的數(shù)據(jù)庫主要有煤量調(diào)節(jié)子集、送風(fēng)調(diào)節(jié)子集、工況判斷子集、故障診斷子集等。應(yīng)用模擬控制方法，有效避免系統(tǒng)的不確定性控制問題，提高鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與控制效率。

3.2 鍋爐過熱氣溫控制

過熱氣溫控制是鍋爐安全穩(wěn)定運行的重要保障，一般采用冷卻水循環(huán)降溫實現(xiàn)控制目標(biāo)，但是這種控制系統(tǒng)具有一定的時滯性和動態(tài)性，針對這一問題，可以采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的智能控制技術(shù)，改善系統(tǒng)性能，提高系統(tǒng)的適應(yīng)能力和抗干擾能力，及時調(diào)整機組的參數(shù)，提升火電廠過熱氣溫控制效果。

3.3 鍋爐給水全程控制

火電廠熱工自動化采用給水全程控制系統(tǒng)來保障鍋爐的正常供水，但是在鍋爐啟動或停止的過程中，給水控制系統(tǒng)會出現(xiàn)較大的非線性和時變性問題，無法通過建立精確的數(shù)據(jù)模型進行分析和控制[2]。這時候就可以采用智能控制技術(shù)，目前已研究出了一種模糊自適應(yīng)PID控制器，主要由多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，在鍋爐給水全程的控制中，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)能力來在線提取和優(yōu)化模糊控制規(guī)則，優(yōu)化控制器隸屬度函數(shù)，采用模糊推理的方法來實現(xiàn)PID參數(shù)Ki、Kp和Kd的在線自整定，切實提高了鍋爐給水控制系統(tǒng)的可靠性。

4 結(jié)語

總而言之，智能控制在火電廠熱工自動化應(yīng)用中取得了良好的控制效果，主要體現(xiàn)在鍋爐燃燒過程控制、鍋爐過熱氣溫控制、鍋爐給水全程控制等方面。隨著科技的進步，智能控制技術(shù)將得到進一步的完善和應(yīng)用。