智能控制及其在火電廠熱工自動化的應用探討

曹乃琰

【摘 要】火電廠是重要的電力生產(chǎn)單位，將智能控制技術(shù)應用到火電廠熱工自動化中，能夠有效改善傳統(tǒng)控制系統(tǒng)存在的漏洞，提升熱工自動化的管理效率和質(zhì)量。論文對常見的智能控制技術(shù)進行了簡單分析，并探討了智能控制在火電廠熱工自動化中的具體應用。

【Abstract】 Thermal power plant is an important power production unit. The application of intelligent control technology to thermal automation of thermal power plant can effectively improve the loopholes of traditional control system and improve the management efficiency and quality of thermal automation. This paper analyzes the common intelligent control technology and discusses the application of intelligent control in thermal automation of thermal power plants.

【關(guān)鍵詞】智能控制;火電廠;熱工自動化;應用

【Keywords】 intelligent control; thermal power plant; thermal automation; application

【中圖分類號】TM621? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2019）05-0182-02

1 引言

火電廠熱工自動化系統(tǒng)具有復雜的結(jié)構(gòu)，涉及多種設備，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)對復雜系統(tǒng)的控制。模糊控制主要借助模糊數(shù)學和模糊語言的表達形式，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)絡控制

神經(jīng)網(wǎng)絡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)絡控制主要是基于神經(jīng)元的權(quán)值分布和聯(lián)絡構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡模型，通過直接或間接的校正控制和預測控制來實現(xiàn)系統(tǒng)智能控制目標。神經(jīng)網(wǎng)絡模型是一種非線性模型，合理的模型設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、控制復雜的系統(tǒng)，可以應用專家控制技術(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、送風調(diào)節(jié)子集、工況判斷子集、故障診斷子集等。應用模擬控制方法，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，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PID控制器，主要由多層神經(jīng)網(wǎng)絡構(gòu)成，在鍋爐給水全程的控制中，通過神經(jīng)網(wǎng)絡的自學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用。

【參考文獻】

【1】張衛(wèi)寧.智能控制及其在火電廠熱工自動化的應用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（13）：162-163.

【2】黃星宇，常龍，杜志方.智能控制在火電廠熱工自動化中的應用探究[J].機電信息，2016（27）：29+32.