钢球磨煤机模糊优化控制系统及其应用

　　钢球磨煤机中间储仓式制粉系统具有大时延、非线性、多变量强祸合耦合以及模型时变特性，其控制系统基于3套独立的PID控制回路，煤量调节系统以磨煤机出入口差压为被控信号，但由于差压信号无法真实地反映磨煤机内煤量且易受到风量调节系统的影响而导致调节频繁，运行不稳定。对此，在稳态时进行优化计算，求出既能将被控量维持在要求的范围内，又能使磨煤机给煤量最大，达到最经济运行的目的。

　　一、控制系统优化算法

　　1.1 模糊控制

　　设E,EC为误差和误差变化;U为控制作用的变化。模糊控制器的控制规则可表示为一组模糊条件语句：

　　式中：I,J为标集;Ai,Bj,Cij分别为论域X,Y,Z上的模糊集。式(1)一般用一个X×Y到Z的模糊关系R来描述:

　　若被控对象的输出误差和误差变化分别为模糊集A和B，则模糊控制器给出的控制作用的变化由模糊推理合成规则U=(A×B)R算出，也即：

　　将上述算法用于控制系统时，需将实际量测的误差e和误差变化ec变为模糊集。式(3)计算的结果经过判决得到输出值u，用于控制被控对象。模糊控制模块原理见图1。

　　1.2 稳态优化策略

　　球磨机在某稳态工作点附近的数学模型为：

　　式中：T为球磨机出口温度，℃;p为球磨机入口负压，Pa;△p为球磨机进出口差压，Pa;Fh为热风流量，%;Fr为再循环风流量，%;Fc为给煤量%。

　　对于球磨机制粉系统，当环境及对象特性基本不变时，采用某种控制方案可将系统控制在较好的工况下运行。但是，在环境温度发生变化时，随着空气预热器出口温度的变化球磨机入口热风温度发生改变;天气的变化会引起煤的水分变化，对煤量调节产生影响;煤种的变化会引起给煤系统的特性改变;球磨机内钢球装载量的变化(由于钢球的磨损)等都会导致球磨系统特性改变，包括动态特性和静态特性的偏离。

　　稳态监控优化策略主要是考虑上述各种因素引起的球磨机制粉系统静态特性的变化。根据静态增益的改变，重新将系统优化调整至稳态的最佳工作点，使得系统既能将被控量控制在要求的范围内又能使给煤量达到最大。为此，对于式(4)给出的系统工作点，假定制粉系统已被调整在最佳工况下运行，并且被控量设定值为Tsp=78℃,psp=480Pa，△psp=2350Pa，得到系统的静态增益矩阵为：

　　当煤较为干燥且球磨机入口热风温度增加时，根据变化的静态增益，适当增加球磨机入口热风温度和差压设定值，降低球磨机入口负压设定值，将相应的稳态工作点与系统参数变化前的稳态工作点比较，减少球磨机入口热风流量和再循环风流量，增加给煤量。优化求解的目标函数应是给煤量J=Fc;设定值在要求的范围内，即 RT ∈[75,82],RP ∈[400,550],R△P ∈[2.2,2.5];根据系统的干燥出力和实际运行经验应设置有关控制量的下限：Fh ∈[20,100],Fr ∈[0,100],Fc ∈[30,100];系统满足稳态约束条件[RT Rp R△P]T= G'(0)[Fh Fr Fc]T。由此，可用约束优化求解方式描述为