火電廠自動控制中運(yùn)用智能控制的策略

王繼帥

摘要：火電廠在我國是主要的電力生產(chǎn)企業(yè)，在火電廠自動控制中有效的應(yīng)用智能控制技術(shù)有利于處理以往控制系統(tǒng)中存在的各種問題，從而提高火電廠的管理效率。本文主要針對火電廠自動控制中應(yīng)用智能控制的措施進(jìn)行了深入分析。

關(guān)鍵詞：智能控制;火電廠;自動控制

引言

智能控制是繼人工智能、自動控制等技術(shù)之后逐步衍生的一種新興技術(shù)，可以有效的處理復(fù)雜系統(tǒng)中存在的控制問題。當(dāng)前，電廠使用的控制系統(tǒng)都是采用陳舊的PID控制計(jì)算方法，然而當(dāng)對象參數(shù)具有很大的改變時(shí)，就不能得到理想的控制性能。所以，將智能控制合理的運(yùn)用在火電廠自動控制中具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

一、智能控制類型

（一）模糊控制

模糊控制實(shí)際上是根據(jù)人的思維模式，采用模糊推理的方法，加強(qiáng)對復(fù)雜系統(tǒng)的控制。模糊控制主要是憑借模糊數(shù)學(xué)與模糊語言的表達(dá)方式，按照模糊推理的原則，使用計(jì)算技術(shù)達(dá)到模糊控制的目的。模糊控制系統(tǒng)形成了一整套循環(huán)控制結(jié)構(gòu)，主要具備以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：首先，不用建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，工作人員能夠結(jié)合自身的控制經(jīng)驗(yàn)與有關(guān)操作數(shù)據(jù)進(jìn)行掌控;其次，具備很高的魯棒性，可以有效的處理以往控制模式存在的各種控制問題，如：時(shí)變系統(tǒng)、時(shí)滯系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)等;最后，在推理過程中能夠效仿人的思維模式解決控制問題，對于數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度具有極低的要求，適合使用在復(fù)雜系統(tǒng)的控制當(dāng)中。

（二）專家控制

專家控制技術(shù)系統(tǒng)整合了控制理論、技術(shù)和專家系統(tǒng)理論，在具體運(yùn)用過程中，專家控制技術(shù)能夠模仿專家思維方式，能夠智能化的控制系統(tǒng)。專家控制技術(shù)主要關(guān)系到專業(yè)數(shù)據(jù)庫與推理結(jié)構(gòu)兩個(gè)部分的結(jié)構(gòu)，專家控制的過程實(shí)際上就是從專業(yè)數(shù)據(jù)庫中挑選數(shù)據(jù)信息，接著融入到推理結(jié)構(gòu)當(dāng)中，按照某個(gè)邏輯原則進(jìn)行推理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的智能化控制。專家控制主要具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：第一，具有較強(qiáng)的靈活性，能夠自由的選取控制率，同時(shí)可以自主設(shè)置易控制與能夠調(diào)整的參數(shù);第二，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，即便缺乏良好的控制條件，比如非線性環(huán)境、具有較大偏差等，采用專家控制技術(shù)能夠使控制的穩(wěn)定性得到有效保障。

（三）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在運(yùn)用過程中主要是模仿人類大腦的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，采用神經(jīng)元的傳導(dǎo)方法，完成對信息數(shù)據(jù)的傳遞。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制主要涵蓋了神經(jīng)元的權(quán)值分布與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，采用直接或者是間接的校正控制與預(yù)測控制對目標(biāo)實(shí)現(xiàn)智能化控制。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型屬于一種非線性模型，科學(xué)合理的設(shè)置模型有利于處理各種非線性問題，獲得理想的控制效果。與此同時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠同時(shí)控制多種數(shù)據(jù)，在一定程度上提升了系統(tǒng)的控制率。另外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制具有很強(qiáng)的存儲、記憶能力，可以自動的記錄處理過的數(shù)據(jù)信息，從而為今后的控制提供相應(yīng)的借鑒。

二、火電廠自動控制之中運(yùn)用智能控制措施

（一）再熱汽溫自動控制

由于再熱氣溫控制系統(tǒng)所控制的目標(biāo)具有大慣性、非線性與大遲延等特征，因此是火電廠中非常難以控制的系統(tǒng)之一。再熱氣溫這種大慣性時(shí)變對象在一定程度上會發(fā)生顯著的參數(shù)時(shí)變，并且會受到多方面因素產(chǎn)生的影響。在使用PID進(jìn)行控制時(shí)，由于PID控制器的參數(shù)不能自動調(diào)整，在這種情況下就不能滿足火電廠對再熱氣溫動態(tài)控制的需求。

根據(jù)再熱氣溫控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)可以采用模糊控制設(shè)置自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。模糊控制理論可以方便快捷的完成人的控制策略與經(jīng)驗(yàn)，對控制目標(biāo)的依賴程度較低。同時(shí)模糊決策具備顯著的非線性，在面對復(fù)雜的控制對象時(shí)，具有良好的控制效果。在一定情況下，模糊控制器可以及時(shí)的清除干擾，同時(shí)對相應(yīng)參數(shù)時(shí)變或者是符合干擾具備極強(qiáng)的魯棒性。倘若僅使用模糊控制方法控制再熱氣溫，同樣不符合再熱氣溫動態(tài)控制的要求。經(jīng)過系統(tǒng)整合模糊控制與傳統(tǒng)PID控制，可以自動的調(diào)整PID參數(shù)。

通過與傳統(tǒng)的PID控制器進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，模糊PID控制器能夠有效的在線控制再熱氣溫等復(fù)雜對象，同時(shí)保證其控制的穩(wěn)定性與快速性，具備較強(qiáng)的抗干擾性與魯棒性。

（二）主蒸汽溫度自動控制

火電廠在日常生產(chǎn)期間，鍋爐主蒸汽的溫度不僅是基本控制參數(shù)，而且還是一個(gè)不可缺少的重要監(jiān)測參數(shù)，無論鍋爐主蒸汽的數(shù)值較低還是較高，都會對機(jī)組的安全性與經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生不同程度的影響。一般情況下需要憑借減溫水流量的調(diào)整調(diào)整主蒸汽的溫度，使主蒸汽的溫度一直保持在指定的范圍中。長久以來，控制主蒸汽的溫度都是火電廠自動控制中難以處理的問題。

為了有效的處理火電廠主蒸汽溫度自動控制中存在的各種問題時(shí)，如：遲延性、時(shí)變性等，需要全面分析被控主蒸汽溫度有關(guān)的動態(tài)特征，同時(shí)基于實(shí)際情況的前提下，在主蒸汽溫度的控制系統(tǒng)中合理的應(yīng)用智能控制。

通過狀態(tài)觀測技術(shù)，從新設(shè)計(jì)具有精準(zhǔn)度高、使用以及簡便等特征的狀態(tài)觀測器，從而在一定程度上可以提高主蒸汽溫度在前期控制上的精準(zhǔn)度;憑借模糊控制技術(shù)，基于遺傳算法的前提下，選擇恰當(dāng)?shù)目刂破鲀?yōu)化動態(tài)計(jì)算方法，處理遺傳算法不符合動態(tài)性的問題。同時(shí)，基于PID控制的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)整合模糊技術(shù)與遺傳算法，改善控制方案。這個(gè)方案能夠改善遺傳算法與自適應(yīng)，使控制系統(tǒng)可以加強(qiáng)對主蒸汽溫度的控制。

根據(jù)仿真結(jié)果可以得知，PID控制系統(tǒng)基于遺傳算法和模糊技術(shù)的前提下可以提高自身的自適應(yīng)水平，與傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)進(jìn)行比較，其具有較強(qiáng)的魯棒性和控制品質(zhì)，雖然出現(xiàn)系統(tǒng)擾動或被控對象參數(shù)發(fā)生較大改變等情況，仍然能夠使系統(tǒng)處于理想的動態(tài)與靜態(tài)特性，結(jié)合溫差控制措施可以有效的對主蒸汽溫度進(jìn)行自動控制。

（三）鍋爐燃燒自動控制

鍋爐燃燒系統(tǒng)在火電廠中會受到負(fù)荷變化、煤質(zhì)和煤種變化等多方面因素產(chǎn)生的影響，其不僅是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，同時(shí)還具有持續(xù)波動的特征，再加上燃燒率的制約，不能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的在線測量。為了使火電廠可以自動管控鍋爐的燃燒率，需要引進(jìn)智能控制技術(shù)。憑借控制專家系統(tǒng)，能夠使用數(shù)據(jù)促進(jìn)正向的推理，合理的判斷知識庫各種規(guī)則，由此可以看出，其還是一種產(chǎn)生式、前向推理式的系統(tǒng)。

判斷規(guī)則集包括工況判斷、送風(fēng)調(diào)節(jié)、故障診斷、煤厚調(diào)節(jié)等多種子集。在火電廠中合理運(yùn)用鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)之后，鍋爐燃燒具有良好的自動控制效果。比如，某個(gè)火電廠根據(jù)自己鍋爐燃燒系統(tǒng)的實(shí)際工作情況，優(yōu)化了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，根據(jù)被控制目標(biāo)的實(shí)際特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的PID控制器和自行正定模糊PID參數(shù)控制器對控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)過建立鍋爐燃燒的系統(tǒng)模型，結(jié)合其仿真結(jié)果，對比兩種PID控制器，選取性能優(yōu)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的設(shè)計(jì)方案。

結(jié)論

綜上所述，在火電廠自動控制系統(tǒng)中合理的運(yùn)用智能控制技術(shù)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。有關(guān)工作人員需要充分了解火電廠中經(jīng)常使用的智能控制類型，對這些智能控制技術(shù)進(jìn)行有效運(yùn)用，進(jìn)而促進(jìn)火電廠健康穩(wěn)定的長遠(yuǎn)發(fā)展。

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