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基于模糊技术的小区供热站运行参数预测及燃烧控制研究

作　者: 毕海军
导　师: 傅圣雪
学　校: 中国海洋大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 模糊神经网络 模糊智能控制 锅炉双子系统 “双模糊”控制系统
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


本文根据模糊神经网络和模糊智能控制技术理论，通过对小区供热站实际运行工况的分析，对这种低温大流量、非线性大时滞系统的控制，提出了采用模糊神经网络进行参数预测和采用模糊控制器进行智能控制相结合的新型“双模糊”控制方法，并以青岛市春江小区供热站的锅炉采暖系统为研究对象，通过现场实验和计算机应用仿真，对这种解决小区供热站控制的关键技术进行了研究，取得了良好的效果。 通过对小区供热站的结构和运行特点分析，将其化分为两个子系统：燃烧换能子系统和热网负荷子系统。在这种动态双子系统模型的基础上，利用采集到的多气象参数和锅炉实际运行数据，进行了样本制各，并且对同一组样本数据，分别采用改进的FNN网络模型和NNFR网络模型，对热网负荷子系统的关键控制参数——出、回水口水温进行了预测，并将预测结果与燃烧换能子系统的运行参数相结合进行了再预测，最终预测结果与实验运行数据相符，从而证明了本方法的可行性，实现了“双模糊”控制系统的第一步。 对于“双模糊”控制系统的第二步——模糊控制器智能控制，本文将锅炉燃烧系统的控制分成三个调节子系统：给煤量调节子系统、送风量调节子系统和引风量调节子系统。利用第一步预测的关键控制参数，根据供热站实际运行的专家经验数据，提取了模糊控制规则，实现了各调节子系统模糊控制器的设计，并用软件实现了控制器工作过程的仿真，为小区供热站“双模糊”控制系统的实现奠定了基础。 总之，本文所提出的解决我国小区供热站水暖锅炉控制问题的“双模糊”控制方法，通过与实验数据和计算机仿真模拟结果的对比，证明具有良好的控制精度和实用性，特别是该方法在模糊神经网络关键参数预测方面，较好的解决了风向、风力、云量等模糊气象参数的建模问题，与目前采用的热网静态模型仅考虑室外温度的方法相比，具有明显的优点。相信本方法通过在我国小区供热站进一步的实验完善，将有良好的推广应用前景。

全文目录


0 前言  8-10
1 模糊技术理论  10-20
  1.1 模糊技术、智能控制的发展概述  10-11
  1.2 模糊理论的基础知识  11
  1.3 模糊聚类与模糊模式识别  11-12
  1.4 模糊逻辑系统和模糊控制系统  12-14
    1.4.1 模糊逻辑系统的构成及万能逼近理论  12-13
    1.4.2 模糊控制系统结构原理  13-14
  1.5 模糊神经网络  14-20
    1.5.1 模糊神经网络的特性  14-15
    1.5.2 模糊神经网络的结构和算法  15-17
    1.5.3 模糊神经网络的修剪  17-20
2 小区供热站采暖锅炉系统概况  20-26
  2.1 小区供热站链条锅炉系统运行与结构特点  20-21
  2.2 燃烧换能子系统控制参数优化分析  21-23
    2.2.1 实验小区供热站的锅炉设备配置  21
    2.2.2 实验系统锅炉的燃烧工况优化分析  21-23
  2.3 热网负荷子系统关键控制参数预测分析  23-24
    2.3.1 出水口温度的预测-“热网静态数学模型”  23
    2.3.2 由热平衡方程预测出水口温度的基本方法  23-24
  2.4 小区供热站“双模糊”控制系统  24-26
    2.4.1 采暖锅炉系统的控制方案  25
    2.4.2 供热站实验数据的采集  25-26
3 基于模糊神经网络的小区供热站关键控制参数预测  26-42
  3.1 供暖舒适度  26
  3.2 采暖锅炉系统运行参数预测分析  26-27
  3.3 基于改进的FNN关键控制参数预测  27-36
    3.3.1 预测参数预处理  27-29
    3.3.2 出、回水温度预测模型及算法  29-31
    3.3.3 出、回水温度预测的样本训练及结果  31-33
    3.3.4 燃烧换能子系统运行参数的改进的FNN预测  33-36
  3.4 基于NNFR的关键控制参数预测  36-41
    3.4.1 神经网络驱动型模糊推理系统  36-38
    3.4.2 出、回水温度的NNFR预测  38-40
    3.4.3 燃烧换能子系统运行参数的NNFR预测  40-41
  3.5 小结  41-42
4 采暖锅炉燃烧系统模糊智能控制的设计与仿真  42-52
  4.1 锅炉燃烧系统的控制工况  42
  4.2 采暖锅炉燃烧系统的模糊控制  42-49
    4.2.1 给煤量调节子系统的模糊控制  43-47
    4.2.2 送风量调节子系统的模糊控制  47-49
    4.2.3 引风量调节子系统的模糊控制  49
  4.3 模糊控制器的MATLAB仿真  49-52
    4.3.1 给煤量模糊控制器的仿真  50-51
    4.3.2 给风量模糊控制器的仿真  51-52
5 总结与展望  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-57
附录  57

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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