基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)多模控制在燃煤熱水鍋爐中的應(yīng)用研究

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要熱水鍋爐房供暖在我國集中供熱方面居導(dǎo)地位。而其中多數(shù)鍋爐沒有 自動(dòng)控制系統(tǒng)或者有控制裝置而沒有合理的控制方法，使鍋爐長期處于低效率運(yùn)行的狀態(tài)，導(dǎo)致嚴(yán)重的能源浪費(fèi)。本論文從提高鍋爐機(jī)組的自 動(dòng)控制水平的角度出發(fā)，以鍋爐系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過分析，找到與燃燒過程相關(guān)的一些可測(cè)量，并對(duì)其進(jìn)行了測(cè)量和記錄。以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為工具，用系統(tǒng)辨識(shí)的方法建立了 鍋爐系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正模型并對(duì)模型進(jìn)行了檢驗(yàn)，結(jié)果表明，所建立的神經(jīng)

2、網(wǎng)絡(luò)模型能夠比較準(zhǔn)確的反映鍋爐系統(tǒng)的輸入輸出特性;通過對(duì)鍋爐系統(tǒng)輸入輸出參數(shù)之間關(guān)系的分析發(fā)現(xiàn)， 在一定的條件下，可以 將鍋爐系統(tǒng)看作是可逆系統(tǒng)，建立了鍋爐系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆模型，并將其作為控制器，結(jié)合所建立的正模型進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真，仿真結(jié)果表明，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆模型控制器能夠?qū)﹀仩t燃燒系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制。針對(duì)鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行工況的多變性和采暖鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)，將多模型方法與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆?？刂平Y(jié)合起來，給出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多模型控制方法，能夠提高控

3、制系統(tǒng)的適應(yīng)性，對(duì)鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行更有效的控制。為燃煤熱水鍋爐的控制開辟了新思路。關(guān)鍵詞 燃煤熱水鍋爐;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);系統(tǒng)辨識(shí);逆模型;多模型控制哈爾濱工業(yè)大學(xué)T學(xué)碩士學(xué)位論文第1 章 緒論1 . 1 課題背景鍋爐是和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活水平、生活質(zhì)量的提高密切相關(guān)的。鍋爐本身能耗大，污染物排放多，涉及方面廣而備受重視，研究鍋爐的自 動(dòng)控制，使其處于最佳工作狀態(tài)，對(duì)節(jié)能、減少污染、提高可靠性和安全性具有重要的意義。從我國 鍋爐供暖系統(tǒng)現(xiàn)狀來

4、看，那些容量小，效率低，污染嚴(yán)重的分散小鍋爐房仍然占 很大的比 例，而且其中的絕大多數(shù)供暖鍋爐沒有自 動(dòng)控制系統(tǒng)。盡管供暖部門 花費(fèi)很多人力財(cái)力去調(diào)節(jié)， 但是由于無合適的監(jiān)控系統(tǒng)，使得調(diào)節(jié)盲目 ，周期長，效果不佳，而鍋爐房的管理更是經(jīng)驗(yàn)式的，每天燒多少煤，運(yùn)行多長時(shí)間，司爐人員心中無數(shù)，很難做到計(jì)量燃燒，按需供熱。 供熱質(zhì)量差，有的供暖部門盲目 加大鍋爐，增大水泵容量，結(jié)果導(dǎo)致供熱效率低，設(shè)備能源浪費(fèi)嚴(yán)重。鍋爐系統(tǒng)是一個(gè)多容系統(tǒng)，輸入輸

5、出參數(shù)及干擾較多，變量之間禍合關(guān)系復(fù)雜，是一個(gè)多輸入、多輸出、非線性大時(shí)滯的調(diào)節(jié)對(duì)象，被控對(duì)象的時(shí)變性較大。 燃燒系統(tǒng)是鍋爐系統(tǒng)中的決定性環(huán)節(jié)，對(duì)燃燒過程進(jìn)行控制使其達(dá)到最佳狀態(tài)就顯得尤為重要，這也是提高鍋爐燃燒效率和自 動(dòng)化水平的必由之路。但是，燃料的燃燒過程是一個(gè)非常復(fù)雜的物理化學(xué)過程，不可能用簡單的關(guān)系式來表示其微觀特性。就是說，鍋爐燃燒過程中 牽涉的變量多，各種參數(shù)又存在不同程度的時(shí)變性，且過程具有非線性，強(qiáng)藕合等特點(diǎn)，從而無法

6、建立其精確的數(shù)學(xué)模型。因此，對(duì)這類對(duì)象或過程就難以 用傳統(tǒng)控制 技術(shù)進(jìn)行控制。由 于計(jì)算機(jī)技術(shù)及人工智能的發(fā)展，模擬人腦神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能且能夠在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也隨之產(chǎn)生和發(fā)展起來。人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)具有信息分布存儲(chǔ)和并行處理的特點(diǎn)及自 組織，自 學(xué)習(xí)的功能，以及具有極強(qiáng)的非線性函數(shù)逼近能力，它能對(duì)難以 精確描述的復(fù)雜非線性對(duì)象進(jìn)行建模，或充當(dāng)控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜非線性對(duì)象進(jìn)行控制的目的。鍋爐系統(tǒng)起動(dòng)頻繁，負(fù)荷波動(dòng)大