智能PID設計與其在鍋爐主汽溫控制的應用

　　摘 要：提出了智能PID設計與其在鍋爐主汽溫控制的應用，對象模型的變化體現在增益、時間常數和階次三個方面。增益變化對調節系統品質影響最大，時間常數次之，階次通常可以認為不變。若能確定調節對象模型中增益和時間常數對指導信號的函數關系，這種函數關系可用于確定PID調節器參數，從而實現帶指導信號的PID調節器，這種調節器可保持調節系統性能指標在變工況下近似不變。這種方法通過擴展線性控制理論來解決非線性控制問題，且方便使用。與模糊神經網絡控制相比，這種方法更容易應用于工程實踐。
　　關鍵詞：智能PID調節器；主氣溫；控制，設計
　　
　　1 引入指導信號的必要性
　　
　　PID調節器對調節對象進行調節所采用的信號為誤差信號、誤差微分信號和誤差積分信號，通常對這三個信號的定義域沒有限定。當調節對象數學模型發生變化時（比如增益變化），對于相同數值的誤差信號、誤差微分信號和誤差積分信號，PID調節器無法分辨出對象數學模型的變化。即從誤差信號、誤差微分信號和誤差積分信號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、誤差微分信號和誤差積分信號進行的任何再加工和處理都無法獲得關于對象模型變化的信息，也就無法設計出具有對象模型變化適應能力的調節器。
　　設計具有對象模型變化適應能力的調節器所需要的信息要比設計針對固定模型的調節器所需要的信息要多，需要引入新變量，利用新變量來識別調節對象模型的變化。
　　對象模型的變化體現在增益、時間常數和階次三個方面。增益變化對調節系統品質影響最大，時間常數次之，階次通常可以認為不變。若能確定調節對象模型中增益和時間常數對指導信號的函數關系，根據調節器工程整定方法就可確定PID調節器參數與指導信號的函數關系，從而實現帶指導信號的PID調節器，這種調節器可保持調節系統性能指標在變工況下近似不變。
　　
　　2 PID調節器參數的確定方法
　　
　　
　　3 應用示例
　　
　　（1）火電廠主汽溫調節系統。
　　火電廠主汽溫調節對象是大慣性熱工對象，階次高。為了提高火電機組的經濟性和安全性，通常對主汽溫調節系統提出較高的性能指標，比如亞臨界鍋爐要求暫態偏差不能超過±8℃，穩態偏差不能超過±2℃。
　　帶指導信號的主汽溫調節系統如圖1所示。內回路采用P調節器，外回路采用PID調節器，G02（s）為導前區傳遞函數，G01（s）為惰性區傳遞函數，