循环流化床锅炉系统的非线性建模与预测控制

• 作 者: 吴俊博
• 出 处: 华北电力大学(北京)
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 循环流化床锅炉 非线性模型 T-S模糊模型 非线性模糊预测控制

循环流化床锅炉(Circulating Fluidized Bed Boiler,CFBB)是近 30 年来在海内外得到快速发展的新兴洁净燃烧技术,由于其燃料适应性广、脱硫脱硝效率高等优点,符合当前能源和环境这两个社会发展的主题。但是,循环流化床锅炉是一个非线性、强耦合、多入多出的大滞后系统。其流态化燃烧的技术特点使得炉膛内物料的流动和能量的交换相对传统煤粉炉复杂得多,这也使得循环流化床锅炉的控制变得更加困难。所以,建立面向控制的循环流化床动态数学模型是非常有实际意义的工作。基于上述原因,本文首先充分理解了循环流化床锅炉的工艺过程以及协调控制系统各个变量之间的耦合关系,分别建立了循环流化床床温、主汽压和功率的动态模型,并将其结合为循环流化床锅炉的协调控制系统模型。并且基于内蒙古京海电厂330MW循环流化床锅炉的现场实际数据,对所建模型进行了连续阶跃动态仿真和实时仿真。实时仿真结果与循环流化床锅炉的现场数据相吻合。为了解决协调控制系统的非线性问题,在所建协调控制系统模型的基础上,引入了 T-S模糊模型,并将负荷作为模糊模型唯一的前件变量。将模糊推理系统与预测控制算法相结合,以T-S模糊模型为预测控制的预测模型,从而组成非线性模糊预测控制器。最后将所设计的控制器应用到CFB锅炉协调控制系统中。仿真结果显示,所设计的非线性模糊预测控制器对床温、主汽压和功率都能进行很好的控制,并且当机组负荷大范围变动时,相对于PI这传统控制算法,也有更好的控制品质。