基于规则更新的球磨机制粉系统自校正控制

　　火电厂球磨机制粉系统是典型的非线性多输入多输出(MIMO)系统,具有大滞后、大惯性、强耦合的特点,是火电厂自动控制的难题之一[1]。球磨机制粉系统的智能控制是该系统实现自动控制的较好方法,但由于火电厂所使用的煤种多变,煤质不一,原煤的粒度、水分、温度、可磨性系数、挥发分等指标不固定,以及钢球在运行过程中的磨损,使得球磨机表现出时变特征[2],即系统参数随时间推移产生变化,导致智能控制系统的调节效率下降。为此,本文介绍基于Takagi-Sugeno模糊规则模型的球磨机制粉专家智能控制系统,并运用基于规则更新的自校正控制方法进行有效地仿真。

　　1　智能控制模型

　　火电厂球磨机制粉系统的控制如图1所示,该系统是3输入3输出系统,其中输入向量为给煤量CF,热风HA和再循环风RA,输出向量是球磨机出入口压差PD,出口温度OT和入口负压SP。PD为球磨机负荷,CF控制PD;HA控制OT;RA控制SP。该系统中存在强耦合关系,相应的数学模型为[3,4]:

　　球磨机制粉系统理想的控制效果是,在保证系统安全和煤粉品质的条件下,按最大负荷运行,最高效地磨制合格的煤粉[5]。协调控制好PD、OT和SP,才能使球磨机制粉系统安全经济运行。

　　与传统PID控制比较,该智能控制模型并非仅有3个独立的控制回路,而是基于输入输出变量间的耦合关系通过专家模糊控制系统来实现。

　　2　专家模糊控制

　　基于专家系统的模糊智能控制是比较有效的球磨机制粉系统智能控制方法之一[10],其工作流程如图2所示。

　　(1)由检测单元测量球磨机的PD、OT和SP3个主要参数。

　　(2)信息处理单元把测量到的参数按模糊划分原则,转变成相应的模糊信息,并将参数划分为9类,即正很大PV,正大PL,正中PM,正小PS,零ZO,负小NS,负中NM,负大NL,负很大NV。

　　(3)专家模糊控制系统进行模糊推理,其核心包括前向产生式推理机、规则集和数据库。

　　(4)对模糊推理结果进行综合决策,得到CF、HA和RA的模糊调节信息。

　　(5)输出处理把模糊调节信息转变成可供执行机构识别的信号。

　　(6)由执行机构对给煤机、热风门和再循环风门进行调节,实现系统的闭环控制。推理机根据规则集的基本控制规则和数据库中3个测量参数PD,OT,SP的模糊描述进行推理,得到相应的调节量CF,HA,RA的模糊值。由于该系统是强耦合MIMO系统,每个调节量有3个对应于不同测量参数的调节值,因此需综合决策,得出最适合的调节值,并将送到相应的执行机构,调整给煤机、热风门和再循环风门,即可实现系统的控制。