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基于神经网络锅炉燃烧系统的模型研究

作 者: 王利红
导 师: 许合利
学 校: 河南理工大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: RBF神经网络 工业锅炉 燃烧过程 建模
分类号: TK223.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 19次
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内容摘要


工业锅炉作为工业生产和人民生活中的重要热源和动力源,在整个能源消耗中占据着重要的位置。随着社会生产的发展,人类社会对能源的不断需求以及对环境保护意识的不断增强。因而提高锅炉运行的热效率、降低能源消耗以及减少环境污染等问题成为多年来技术改造和节能工作中的重点。目前锅炉控制的核心及难点问题是研究如何提高燃烧系统的经济燃烧指标,如何对锅炉燃烧过程进行最有效的控制。我们知道,锅炉是一个典型的多输入多输出、非线性、动态研究对象,与燃烧过程有关的各输入输出参数之间的耦合关系是错综复杂的。对于这样的研究对象,从传统的系统辨识与控制的角度看,要对其精确建模是相当困难的,可以利用神经网络具有信息分布存储和并行处理的特点以及自组织、自学习的功能,且具有极强的非线性函数逼近能力,使它对难以精确描述的复杂非线性对象进行建模,从而实现对复杂非线性对象进行有效控制的目的。本文利用神经元网络技术在锅炉燃烧过程中自动建立炉膛燃料燃烧过程的神经网络模型,分析了影响锅炉燃烧过程的主要因素,以及锅炉燃烧系统的动态特性,通过RBF神经网络与BP网络的比较,采用RBF神经网络来对锅炉燃烧系统进行建模,并使用“聚类”算法对输入输出样本进行训练。结合锅炉燃烧调整试验,对燃烧调整试验过程和试验结果进行了详细介绍与分析。最后用Matlab软件对应用RBF神经网络的锅炉燃烧过程进行了仿真。结果表明,它们的调整效果明显,而且能有效跟踪被控对象参数的时变及较大的干扰,取得了比较满意的效果。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 引言  9-15
  1.1 本课题的研究意义  9-10
  1.2 锅炉燃烧系统建模与控制的研究现状  10-11
  1.3 锅炉燃烧系统建模与控制目前需还有待解决的问题  11-12
  1.4 本课题研究的主要内容  12-13
  1.5 本章小结  13-15
2 燃油锅炉燃烧过程特性分析  15-24
  2.1 油与油雾燃烧及其条件  15-17
    2.1.1 燃烧的基本条件  15
    2.1.2 油的着火与燃烧  15-16
    2.1.3 油滴的燃烧  16-17
    2.1.4 油雾化燃烧的条件  17
  2.2 锅炉燃烧的动态特性分析  17-19
    2.2.1 燃料传送过程  17-18
    2.2.2 燃料燃烧过程  18
    2.2.3 蒸汽形成过程  18-19
  2.3 影响锅炉燃烧的主要因素  19-21
  2.4 燃油锅炉燃烧过程建模主要解决的问题  21-23
    2.4.1 燃油锅炉燃烧过程建模的要求  21-22
    2.4.2 主要解决的问题  22-23
  2.5 本章小结  23-24
3 锅炉燃烧过程的神经网络模型的研究  24-41
  3.1 燃烧系统神经网络的构建总体思路  24-25
  3.2 神经网络的选择  25-26
  3.3 基于RBF 网络的燃油锅炉燃烧系统模型的结构设计  26-34
    3.3.1 基本结构的构建  26-27
    3.3.2 层数确定  27-28
    3.3.3 节点数的确定  28-31
    3.3.4 学习算法的选取  31-33
    3.3.5 输入输出量的确定  33-34
  3.4 数据的预处理  34-36
    3.4.1 进行数据预处理的原因  34-35
    3.4.2 数据处理的方法  35-36
  3.5 隐含层节点的选取  36-37
    3.5.1 动态调整中心的方法  36-37
    3.5.2 改进的聚类算法  37
  3.6 RBF 神经网络中参数的调整  37-40
    3.6.1 网络参数调整的原则  37-38
    3.6.2 神经网络中主要参数的调整分析  38-40
  3.7 本章小结  40-41
4 仿真研究  41-51
  4.1 仿真研究的目的及思路  41
  4.2 工具软件的选取  41-43
  4.3 神经网络建模程序编写  43-44
  4.4 原始数据的获取  44-45
  4.5 结果分析  45-46
  4.6 模型的优化  46-50
  4.7 本章小结  50-51
5 实验研究  51-61
  5.1 RBF 神经网络建模实验  51-53
    5.1.1 选定建模对象  51-52
    5.1.2 生成数据样本  52
    5.1.3 神经网络建模实验  52-53
  5.2 软件开发及功能介绍  53-60
    5.2.1 主功能界面  54
    5.2.2 神经网络建模功能界面  54-57
    5.2.3 系统优化功能界面  57
    5.2.4 部分源程序代码  57-60
  5.3 本章小结  60-61
6 结论  61-62
参考文献  62-66
附录  66-67
致谢  67-68
中文详细摘要  68-70

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 蒸汽动力工程 > 蒸汽锅炉 > 锅炉构造 > 燃烧装置
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