劉向英(唐山三友熱電有限責(zé)任公司,河北唐山 063305)

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智能控制及其在火電廠熱工自動(dòng)化的應(yīng)用

劉向英
(唐山三友熱電有限責(zé)任公司,河北唐山 063305)

【摘 要】人工智能第一次被用于控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和研究是在上個(gè)世紀(jì)六七十年代,它是由運(yùn)籌學(xué)的二元、三元交集論與自動(dòng)控制的融合,包含運(yùn)籌學(xué)、自動(dòng)控制、人工智能的綜合學(xué)科。隨著智能控制技術(shù)地不斷成熟,在火電廠,智能控制已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。筆者就智能控制系統(tǒng)的發(fā)展、技術(shù)分類及其在熱電廠熱工自動(dòng)化的應(yīng)用進(jìn)行深入的分析探討。

【關(guān)鍵詞】智能控制 火電廠 熱工自動(dòng)化

1 智能控制的發(fā)展

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,尤其是信息技術(shù)的發(fā)展,在新時(shí)期,人們又將信息論的因素融入到智能控制中、因此發(fā)展為例成熟的四元交集,近年來(lái),在計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的作用下,智能控制技術(shù)得到了快速的發(fā)展,在火電廠等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2 智能控制技術(shù)分類

2.1 專家控制

專家系統(tǒng)可以按照其在整個(gè)控制系統(tǒng)中的使用繁雜度進(jìn)行分類,一般分為專家式控制器與專家控制系統(tǒng)兩種,前者適用于數(shù)據(jù)庫(kù)較小、推理較易的控制,常見(jiàn)的就是工業(yè)專家控制器,它強(qiáng)調(diào)的是邏輯與實(shí)算;后者則必須建立在復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)和推理上,它具有較為完善的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及處理能力。

2.2 模糊控制

模糊控制建立在模糊推理與模擬思考的基礎(chǔ)上,它可以用于無(wú)法創(chuàng)建有效數(shù)學(xué)模型目標(biāo)的控制,對(duì)于推理及控制系統(tǒng)中的不確定及不精確問(wèn)題,它能進(jìn)行有效的管理和控制。模糊數(shù)學(xué)、模糊邏輯推理以及模糊言語(yǔ)表達(dá)是模糊控制技術(shù)的建立基礎(chǔ),它在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的作用下實(shí)現(xiàn)了反饋和閉環(huán)的自動(dòng)控制。模糊控制的控制是通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的控制能力以及控制數(shù)據(jù)來(lái)完成的,它無(wú)需進(jìn)行數(shù)學(xué)建模;模糊控制有很好的魯棒性,能夠很好地克服一些時(shí)變、時(shí)滯、非線性以及不確定控制問(wèn)題;模糊控制使用單純的語(yǔ)言變量,因此很容易建立相應(yīng)的專家系統(tǒng)。

2.3 復(fù)合智能控制

不同智能控制系統(tǒng)具有不同的優(yōu)缺點(diǎn),復(fù)合智能系統(tǒng)就是將各種不同種類的控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合使用,這樣可以在克服各個(gè)控制系統(tǒng)缺點(diǎn)的同時(shí),實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)的綜合。目前常用的復(fù)合系統(tǒng)是主要有模糊滑模控制、模糊專家控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制。

模糊專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)就是,即使初始信息獲取的不夠完整或者準(zhǔn)確,但該系統(tǒng)還是可以較為有效的人類專家思維模擬,在既有的不完整的信息下提出最優(yōu)化的解決方案。模糊專家系統(tǒng)是模擬人類有關(guān)專家進(jìn)行有關(guān)問(wèn)題解決的思路,因此是一種較容易開(kāi)發(fā)應(yīng)用的復(fù)合系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊系統(tǒng)是兩種系統(tǒng)的有效結(jié)合,它在實(shí)現(xiàn)模糊邏輯利用少量信息進(jìn)行知識(shí)表達(dá)的同時(shí),也可通過(guò)聯(lián)想進(jìn)行有關(guān)知識(shí)的應(yīng)用,這使得該控制方法實(shí)現(xiàn)了表達(dá)和學(xué)習(xí)能力的綜合提升。模糊滑?？刂??；？刂谱畲蟮膬?yōu)點(diǎn)就是不受系統(tǒng)不確定性的影響,魯棒性較佳;其缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在未建模動(dòng)態(tài)及補(bǔ)償干擾的高控制增益,此外在高頻轉(zhuǎn)換時(shí)易產(chǎn)生一定的抖振。綜合模糊系統(tǒng)以后的模糊滑?？刂凭秃芎玫目朔诉@些問(wèn)題,它將二者不依賴性及魯棒性好的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了一定的結(jié)合,因而可以有效實(shí)現(xiàn)控制對(duì)象的轉(zhuǎn)換。該控制方法具有很好的應(yīng)用前途。

2.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

基于對(duì)人類大腦神經(jīng)元的模擬,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制可以通過(guò)神經(jīng)元的權(quán)值分布和聯(lián)結(jié)來(lái)進(jìn)行有關(guān)信息的表達(dá)。它可以實(shí)現(xiàn)有效的神經(jīng)萬(wàn)羅模擬,通過(guò)權(quán)值的調(diào)整和學(xué)習(xí),經(jīng)過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)、直接或者間接的矯正等實(shí)現(xiàn)智能控制,這一過(guò)程具有非線性特點(diǎn),從理論上來(lái)說(shuō),它可以實(shí)現(xiàn)各種非線性圖像。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制不僅在并行能力和并行結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)有效的控制,而且還有較好的經(jīng)濟(jì)性。

3 智能控制在火電廠熱工自動(dòng)化的應(yīng)用

3.1 對(duì)中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)的控制

磨負(fù)荷信號(hào)較難測(cè)量、數(shù)學(xué)建型復(fù)雜以及被控參數(shù)耦合,是中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)主要的問(wèn)題所在,此時(shí)就可以利用模糊語(yǔ)言規(guī)則克服其延遲與非線性的問(wèn)題,具體內(nèi)容包括,將操作人員的經(jīng)驗(yàn)以數(shù)據(jù)的形式存入計(jì)算機(jī)并進(jìn)行計(jì)算,然后通過(guò)預(yù)測(cè)和分級(jí)兩種模糊控制的進(jìn)行控制。

3.2 對(duì)給水加藥的控制

給水加藥工作主要涉及的是氨與聯(lián)胺的加入,前者可以使給水與高凝結(jié)水處于較高的堿性,避免酸性水腐蝕高低壓給水設(shè)備;而后者是通過(guò)聯(lián)胺的化學(xué)作用控制水內(nèi)氧和二氧化碳的含量,從而避免相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)腐蝕、生垢等問(wèn)題。在給水加藥系統(tǒng)中使用模糊控制系統(tǒng)以后,專家有關(guān)經(jīng)驗(yàn)的信息就會(huì)融入到控制系統(tǒng)中,這樣系統(tǒng)控制的質(zhì)量就會(huì)實(shí)現(xiàn)大大的提升。在變頻器輸出頻率的控制中使用模糊控制,能夠有效的進(jìn)行加藥泵機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)整,這種融入模糊控制的給水加藥系統(tǒng)樂(lè)意避免人工加藥引起的各種不良后果,從而提高了給水加藥的工作質(zhì)量。

3.3 對(duì)鍋爐燃燒過(guò)程的控制

鍋爐燃燒易受到煤種煤質(zhì)、變量耦合、時(shí)滯等多種因素的干擾,且其燃燒率很難實(shí)行頸椎的測(cè)區(qū)。將專家控制應(yīng)用到鍋爐燃燒過(guò)程的控制中以后,專家系統(tǒng)通過(guò)逐次的判斷、分析和推理以后,可實(shí)現(xiàn)前進(jìn)式的系統(tǒng),具體包括對(duì)緊急事故、工況判斷子集、送風(fēng)調(diào)節(jié)子集、執(zhí)行機(jī)構(gòu)診斷子集、煤厚調(diào)節(jié)子集等多內(nèi)容的判斷。

3.4 對(duì)單元機(jī)組負(fù)荷的控制

非線性、不確定、時(shí)變以及耦合等是單元機(jī)組負(fù)荷控制的難題所在,對(duì)此,可以設(shè)計(jì)出建立在機(jī)跟爐與爐跟機(jī)上的具有自適應(yīng)性的兩種神經(jīng)元模擬負(fù)荷控制系統(tǒng)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)下各權(quán)系數(shù)學(xué)習(xí)收斂明顯提速,且效果自適應(yīng)性及控制性均較理想。

3.5 對(duì)過(guò)熱汽溫的控制

改變減溫水是實(shí)施鍋爐過(guò)熱汽溫控制的常用方法,大慣性、時(shí)滯性,以及動(dòng)態(tài)特性的隨便是該系統(tǒng)主要面對(duì)的問(wèn)題。隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展,人們逐漸將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)引入到過(guò)熱汽溫系統(tǒng)中來(lái),這使得系統(tǒng)的運(yùn)行狀況、控制質(zhì)量及適應(yīng)性都有了明顯的提升。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著對(duì)智能控制技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展,智能控制技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步和完善,并且在各行各業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)上述分析發(fā)現(xiàn),在火電廠熱工程自動(dòng)化使用智能控制技術(shù),能夠解決在原系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題,極大提高了火電廠自動(dòng)化控制的質(zhì)量,為電廠的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

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