基于无模型自适应控制算法的锅炉汽包水位控制研究

摘要

锅炉是生产生活中广泛运用的设备。由于其处于高温高压的工作状态中，因此保持汽包水位稳定在正常范围内运行十分重要。
　　文中介绍了锅炉的工艺流程，并明确了汽包水位的控制要求。文中介绍的偏格式无模型自适应控制算法不需要依赖受控对象数学模型，仅利用其I/O数据进行控制，并在基本无模型自适应控制算法的基础上进行改进。为验证该改进算法的有效性，且由于汽包水位在实际工业生产中具有大时滞的特点，因此选取了线性大时滞系统作为仿真对象进行仿真实验，并对比分析PID算法、基本的无模型自适应算法以及改进的无模型自适应算法的控制效果。
　　为了更接近工程实际应用，文中以SMPT-1000（高级多功能过程控制实训系统）为实验平台，并基于SIMATIC PCS7系统对锅炉汽包水位进行了现场仿真。并且通过硬件组态和软件组态，实现了现场设备和现场控制站的通信，并运用CFC/SCL语言实现了控制算法组态。此外，文中对汽包水位的传统三冲量控制方案进行改进，以无模型自适应控制器作为主控制器，以PID控制器作为副控制器，形成MFAC-PID三冲量控制方案。
　　MATLAB仿真实验结果表明，改进后的算法具有相对较快的响应速度及较小的超调量，例如对于三阶线性大时滞对象而言，改进算法比PID控制算法超调量减少了约17％;比未改进算法的上升时间缩短了约8s。SMPT-1000仿真实验平台上的实验结果表明，文中选取的算法及控制方案是合理可行的。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．2 锅炉工艺简介

1．3 论文结构安排

第二章 国内外的研究现状

2．1 汽包水位控制系统研究现状

2．2 无模型自适应控制算法研究现状

第三章 相关理论概述

3．1 PID控制

3．1．1 PID控制算式

3．1．2 PID参数整定方法

3．2 无模型自适应算法

3．2．1 常用线性化方法

3．2．2 偏格式线性化方法

3．2．3 无模型自适应算法的控制律设计

3．2．4 无模型自适应算法的伪梯度向量的估计

3．3 本章小结

第四章 无模型自适应算法的改进

4．1 引言

4．2 无模型自适应算法的改进

4．2．1 改进算法的思路

4．2．2 不同参数下的仿真实验

4．3 仿真实验分析

4．4 本章小结

第五章 无模型自适应算法在SMPT-1000平台的仿真

5．1 引言

5．2 SMPT-1000仿真平台介绍

5．2．1 SMPT-1000结构简介

5．2．2 SIMATIC PCS7系统简介

5．2．3 SIMATIC PCS7的组态

5．3 汽包水位的PID控制系统

5．3．1 单冲量控制系统

5．3．2 双冲量控制系统

5．3．3 三冲量控制系统

5．4 汽包水位的无模型自适应控制系统

5．4．1 改进无模型自适应控制器的设计

5．4．2 无模型自适应控制方案的实施

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢