基于数据的火电厂优化燃烧技术研究
摘要：过程控制系统是工业中控制系统的主要表现形式，一般指工业生产过程中自动控制系统的被控变量为温度、压力、流量、液位、成分等变量的系统。由于被控过程的多样性，因此过程控制系统的形式也多样，相应的控制方案也丰富多彩。在实际工程中，控制系统的结构往往很复杂，如果不借助专用的系统建模软件，很难准确地把一个控制系统的复杂模型输入计算机，对其进行进一步的分析与仿真，Simulink的出现给控制系统分析与设计带来了福音。它有两个主要功能：Simu（仿真）和Link（连接），即该软件可以利用鼠标在模型窗口上搭建出所需要的控制系统模型，然后对系统进行仿真和分析。[本题目的研究内容为火电厂优化燃烧技术。通过查阅文献，了解优化燃烧的背景和意义，目前研究的主要方法及存在的问题，撰写开题报告；学习基于数据优化燃烧的相关知识，设计基于数据的火电厂优化燃烧技术方案，并比较不同方案的实施效果。并通过MATLAB仿真与常规PID的控制效果进行比较。
通过设计，熟悉科研工作的一般方法，培养工程意识，增强应用所学专业知识解决实际工程问题的能力。
关键词：燃烧过程控制；MATLAB仿真；SIMULINK
Abstract: process control system is the main form of control system in industry. Generally, the controlled variable of the automatic control system in the industrial production process is the system of temperature, pressure, flow, liquid level, composition and so on. Due to the diversity of the process, the form of the process control system is also varied, and the corresponding control schemes are also colorful. In practical engineering, the structure of the control system is often very complex. If it does not use the special system modeling software, it is difficult to accurately input the complex model of a control system into the computer and carry out further analysis and simulation. The appearance of Simulink brings the gospel to the analysis and design of the control system. It has two main functions: Simu (simulation) and Link (connection), that is, the software can use the mouse to build the required control system model on the model window, and then simulate and analyze the system. [Topic of this topic is thermal power plant optimization combustion technology. Through consulting the literature to understand the background and significance of optimization of combustion, the main methods and existing problems of the present study, write the topic report, study the related knowledge based on data optimization combustion, design the optimization combustion technology scheme based on data, and compare the implementation effect of different schemes. The control effect is compared with the conventional PID through MATLAB simulation.
Through design, familiar with the general methods of scientific research, cultivate engineering consciousness, and enhance the ability to apply practical knowledge to solve practical engineering problems.
Key words: combustion process control; MATLAB simulation; SIMULINK
目录
引 言 1
1控制系统及MATLAB语言的应用基础 3
1.1控制系统性能要求 3
1.2控制系统的时域分析 3
1.3控制系统的频域分析 4
1.3.1 频域性能指标： 4
1.3.2 频域分析的三种分析方法 4
1.4控制系统的根轨迹分析 5
1.5MATLAB软件认识 5
1.5.1MATLAB 的特点 5
1.5.2 MATLAB在控制系统分析中的应用 6
1.5.3根轨迹绘制 6
1.5.4控制系统的频域分析 7
1.6MATLAB环境下的Simulink简介 9
2 燃烧过程控制系统概述 11
2.1蒸汽压力控制系统和燃料空气比值系统 12
2.2炉膛负压控制系统 14
3 锅炉燃烧控制系统辨识 17
3.1燃烧炉蒸汽压力控制和燃料空气比值控制 17
3.2炉膛负压控制 17
4 系统稳定性分析 18
4.1燃料控制系统 18
4.2空气流量控制系统 19
4.3负压控制系统 19
5 锅炉燃烧控制各子系统仿真 21
5.1燃料控制系统 21
5.2蒸汽压力控制系统 24
5.3空气流量控制系统 26
5.4负压控制系统前馈补偿整定 27
6 锅炉燃烧控制系统Simulink仿真 30
7 总结 32
[参考文献] 33
附 录 34
致 谢 37
引 言
过程控制系统是工业中控制系统的主要表现形式，一般指工业生产过程中自动控制系统的被控变量为温度、压力、流量、液位、成分等变量的系统。由于被控过程的多样性，因此过程控制系统的形式也多样，相应的控制方案也丰富多彩。
在实际工程中，控制系统的结构往往很复杂，如果不借助专用的系统建模软件，很难准确地把一个控制系统的复杂模型输入计算机，对其进行进一步的分析与仿真，Simulink的出现给控制系统分析与设计带来了福音。它有两个主要功能：Simu（仿真）和Link（连接），即该软件可以利用鼠标在模型窗口上搭建出所需要的控制系统模型，然后对系统进行仿真和分析。[1]
Simulink仿真的模型是具体的函数模型，因此，过程的建模就显的十分的重要。
过程建模方法主要有这么几种：
1．机理法
用机理法建模就是根据过程的内在机理，写出各种有关的平衡方程，例如物质平衡方程、能量平衡方程、动量平衡方程、相平衡方程，以及反映流体流动、传热、传质、化学反应等基本规律的运动方程、物性参数方程和某些设备的特性方程等，从中获得所需的数学模型。
2．测试法
测试法建模通常只用于建立输入输出模型。它是根据过程的输入和输出的实测数据进行某种数学运算后得到的模型，其主要特点是把被研究的过程视为一个黑匣子，完全从外特性上描述它的动态性质，也称为“黑箱模型”。复杂过程一般都采用测试法建模。
测试建模法又可分为经典辨识法和系统辨识法两大类：
（1）经典辨识法
不考虑测试数据中偶然性误差的影响，只需对少量的测试数据进行比较简单的数学处理，计算工作量一般较小。经典辨识法包括时域法、频域法和相关分析法。
（2）系统辨识法
其特点是可以清除测试数据中的偶然性误差即噪声的影响，为此就需要处理大量的测试数据，计算机是不可缺少的工具。
我们针对工程训练任务书中给出的系统辨识函数，搭建了仿真框图，调整PID参数，最终使系统在较好的指标内达到稳定。
本论文主要分为以下几章：
第一章 控制系统及MATLAB语言的应用基础
第二章 锅炉燃烧过程控制系统概述
第三章 锅炉燃烧控制系统辨识
第四章 系统稳定性分析
第五章 锅炉燃烧控制各子系统仿真
第六章 锅炉燃烧控制系统Simulink仿真
第七章 总结
