[发明专利]一种锅炉汽包水位控制系统及方法

权利要求书

1.一种锅炉汽包水位控制方法，其特征在于，包括：

步骤一、建立PI控制器及自适应模糊PID控制器；其中，PI控制器为比例主导控制器；自适应模糊PID控制器为常规PID控制的基础上，根据误差e和误差变化率ec，利用模糊推理实时整定P、I、D参数的控制器；

步骤二，采集上一时刻水位的误差e，并判断误差e是否大于设定偏差；若大于则转到步骤三，若不大于则转到步骤四；

步骤三，采用PI控制器控制锅炉给水流量阀门的开度，并返回步骤一，对下一时刻水位进行控制；

步骤四，采用自适应模糊PID控制器控制锅炉给水流量阀门的开度，并返回步骤一，对下一时刻的水位进行控制。

2.根据权利要求1所述的锅炉汽包水位控制方法，其特征在于：步骤一中，建立的自适应模糊PID控制器中，输入量包括误差e、误差变化率ec，输出量包括△K_p、△K_i和△K_d；根据输入量结合预设的模糊整定规则，得到输出量。

3.根据权利要求2所述的锅炉汽包水位控制方法，其特征在于：步骤一中，还在自适应模糊PID控制器的基础上引入变论域因子α，实际误差基本论域为[-α(e)E,α(e)E]，误差变化率基本论域为[-α(ec)EC,α(ec)EC]，输出论域为[-α△Kp,α△Kp,]、[-α△Ki,α△Ki]、[-α△Kd,-α△Kd]；

输入论域伸缩因子为α(x)＝1-λe^-kx·x,其中，λ∈(0,1),k0；输出论域伸缩因子为α(x)＝(|x|/E)τ+ε，其中，τ0，λ、k、τ、ε为常数。

4.根据权利要求3所述的锅炉汽包水位控制方法，其特征在于：自适应模糊PID控制器的输入量误差e、误差变化率ec、输出量△K_p、△K_i、△K_d的语言变量值均取负大、负中、负小、零、正小、正中及正大，论域均设定为[-6，6]，量化等级均取{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5，6}，且所有语言变量的各模糊子集的隶属函数均取三角形隶属函数。

5.根据权利要求4所述的锅炉汽包水位控制方法，其特征在于：自适应模糊PID控制器中参数的模糊整定规则为：

根据数值范围，分别为△K_p、△K_i及△K_d设置大值区、中值区和小值区；

当∣e∣大于第一阈值时，取大值区的△K_p和△K_i，如果e×ec0，取中值区的△K_d；如果e×ec0，则取大值区的△K_d；

当∣e∣大于第二阈值小于第一阈值时，取小值区的△K_p和中值区的△K_i；如果e×ec0，取大值区的△K_d；如果e×ec0，则取中值区的△K_d；

当∣e∣小于等于第二阈值时，取中值区的△K_p和小值区的△K_i；如果e×ec0，取小值区的△K_d；如果e×ec0，取中值区的△K_d。

6.根据权利要求5所述的锅炉汽包水位控制方法，其特征在于：步骤四中，采用自适应模糊PID模型控制锅炉给水流量阀门的开度时，首先利用基于优化函数的PID整定方法得到初始的参数K_p0、K_i0、K_d0，再通过自适应模糊PID模型模糊推理得到各参数的变化量△K_p、△K_i、△K_d，将参数变化量与初始参数相叠加得到实时整定的K_p、K_i、K_d参数后，得到控制器输出量，再根据控制器输出量控制阀门开度。