智能PID設(shè)計(jì)與其在鍋爐主汽溫控制的應(yīng)用

　　摘 要：提出了智能PID設(shè)計(jì)與其在鍋爐主汽溫控制的應(yīng)用，對象模型的變化體現(xiàn)在增益、時(shí)間常數(shù)和階次三個(gè)方面。增益變化對調(diào)節(jié)系統(tǒng)品質(zhì)影響最大，時(shí)間常數(shù)次之，階次通?？梢哉J(rèn)為不變。若能確定調(diào)節(jié)對象模型中增益和時(shí)間常數(shù)對指導(dǎo)信號(hào)的函數(shù)關(guān)系，這種函數(shù)關(guān)系可用于確定PID調(diào)節(jié)器參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)帶指導(dǎo)信號(hào)的PID調(diào)節(jié)器，這種調(diào)節(jié)器可保持調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能指標(biāo)在變工況下近似不變。這種方法通過擴(kuò)展線性控制理論來解決非線性控制問題，且方便使用。與模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制相比，這種方法更容易應(yīng)用于工程實(shí)踐。
　　關(guān)鍵詞：智能PID調(diào)節(jié)器；主氣溫；控制，設(shè)計(jì)
　　
　　1 引入指導(dǎo)信號(hào)的必要性
　　
　　PID調(diào)節(jié)器對調(diào)節(jié)對象進(jìn)行調(diào)節(jié)所采用的信號(hào)為誤差信號(hào)、誤差微分信號(hào)和誤差積分信號(hào)，通常對這三個(gè)信號(hào)的定義域沒有限定。當(dāng)調(diào)節(jié)對象數(shù)學(xué)模型發(fā)生變化時(shí)（比如增益變化），對于相同數(shù)值的誤差信號(hào)、誤差微分信號(hào)和誤差積分信號(hào)，PID調(diào)節(jié)器無法分辨出對象數(shù)學(xué)模型的變化。即從誤差信號(hào)、誤差微分信號(hào)和誤差積分信號(hào)無法分辨出變化的原因是由干擾引起的還是由對象模型變化共同引起的。因此對誤差信號(hào)、誤差微分信號(hào)和誤差積分信號(hào)進(jìn)行的任何再加工和處理都無法獲得關(guān)于對象模型變化的信息，也就無法設(shè)計(jì)出具有對象模型變化適應(yīng)能力的調(diào)節(jié)器。
　　設(shè)計(jì)具有對象模型變化適應(yīng)能力的調(diào)節(jié)器所需要的信息要比設(shè)計(jì)針對固定模型的調(diào)節(jié)器所需要的信息要多，需要引入新變量，利用新變量來識(shí)別調(diào)節(jié)對象模型的變化。
　　對象模型的變化體現(xiàn)在增益、時(shí)間常數(shù)和階次三個(gè)方面。增益變化對調(diào)節(jié)系統(tǒng)品質(zhì)影響最大，時(shí)間常數(shù)次之，階次通?？梢哉J(rèn)為不變。若能確定調(diào)節(jié)對象模型中增益和時(shí)間常數(shù)對指導(dǎo)信號(hào)的函數(shù)關(guān)系，根據(jù)調(diào)節(jié)器工程整定方法就可確定PID調(diào)節(jié)器參數(shù)與指導(dǎo)信號(hào)的函數(shù)關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)帶指導(dǎo)信號(hào)的PID調(diào)節(jié)器，這種調(diào)節(jié)器可保持調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能指標(biāo)在變工況下近似不變。
　　
　　2 PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的確定方法
　　
　　
　　3 應(yīng)用示例
　　
　?。?）火電廠主汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
　　火電廠主汽溫調(diào)節(jié)對象是大慣性熱工對象，階次高。為了提高火電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性，通常對主汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)提出較高的性能指標(biāo)，比如亞臨界鍋爐要求暫態(tài)偏差不能超過±8℃，穩(wěn)態(tài)偏差不能超過±2℃。
　　帶指導(dǎo)信號(hào)的主汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖1所示。內(nèi)回路采用P調(diào)節(jié)器，外回路采用PID調(diào)節(jié)器，G02（s）為導(dǎo)前區(qū)傳遞函數(shù)，G01（s）為惰性區(qū)傳遞函數(shù)，