模糊控制在锅炉汽包水位控制系统中的应用
[摘要] 汽包水位调节控制过程难以建立精确的数学模型，属时变、非线性系统，所以适合采用模糊控制方案。本文分别对传统PID和模糊控制方法利用MATLAB进行仿真，并在仿真的基础上对两种方法进行比较，得出模糊控制方法适应系统滞后性、时变性方面的能力均优于PID控制方法的结论。
[关键词] 模糊控制 PID控制 汽包水位MATLAB
0.引言
随着电力需求的增长，我国的火力发电开始向大容量、高参数方向发展。火电机组容量越大，其设备结构越复杂，自动化程度要求也越高。
自然循环锅炉中，锅炉汽包水位是非常重要的运行参数，同时它还是衡量锅炉汽水系统是否平衡的重要标志。汽包水位维持在一定允许范围内，是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。水位过高，会影响汽水分离器的正常运行，蒸汽品质变坏，使过热器管壁和汽轮机叶片结垢,严重时会导致蒸汽带水，造成汽轮机水冲击而损坏设备；水位过低，则会破坏水循环，严重时将引起水冷壁管道变形爆裂。另一方面，随着锅炉参数的提高和容量的增大，汽包的相对容积减少，负荷变化和其他扰动对水位的影响将相对增大，这必将加大水位控制的难度，从而对水位控制系统提出了更高的要求。
目前，我国大型火电机组的给水控制基本上还是采用传统的PID控制方式。不同的控制公司在给水控制策略的设计上虽然各有特点差异，但基本上还是遵循了单冲量和三冲量控制相结合的控制模式。在稳定的工况下，一般可以投入自动，但是由于汽包水位的动态特性存在非线性、不确定性、时滞和负荷干扰、非最小相位特征等特点，因此在机组运行动态较大幅度变化的情况下，容易造成系统的不稳定甚至失控。由于给水系统的复杂性，适应异常工况的能力和出现设备故障情况时的自调整能力较弱，如何增强给水系统的控制（即汽包水位控制）效果和适应能力成为现今控制工程人员急于解决的一个课题。因此，设计了锅炉汽包水位三冲量自适应模糊PID 串级控制系统，仿真研究得到了很好的控制效果。
1.模糊控制策略
模糊控制实际上是一种非线性控制，是以模糊理论模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种控制方法，从属于智能控制的范畴。模糊控制具有以下突出特点：
1）模糊控制是一种基于规则的控制，它直接采用语言型控制规则，其依据是现场操作人员的控制经验或相关专家知识，在设计中不需要被控对象的精确数学模型，因而使得控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，便于应用。
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