煤锅炉的工艺流程和特点，简单介绍了工业燃煤锅炉系统自动控制的主要任务，并介绍了目前对锅炉控制系统研究的般控制规律以及模糊控制系统的发展及其在控制工程中的应用。其次在对工业燃煤锅炉系统的工艺流程和工作过程的分析基础上，针对锅炉这复杂的控制系统中存在的问题如强耦合，大滞后，燃烧过程的效率低等问题展开研究与分析，并提出定的解决方案，然后设计工业燃煤锅炉燃烧系统的整体控制方案。接着对模糊控制系统的基本理论基础和设计方法进行了介绍，给出了模糊控制器的基本设计步骤，最后应用编程语言，及与模糊控制箱对控制系统进行计算机仿真研究，给出仿真曲线，通过比较分析得出结论。仿真结果表明，对在工业锅炉中存在的非线性时变性等特点，所设计的模糊自整定控制策略具有较好的控制效果和品质，具有定的自适应能力，能够对外来的扰动做出及时调整，保证整个系统的平稳运行。关键字工业燃烧锅炉，模糊，模糊控制，绪论研究背景和研究意义国内外相关研究的历史及发展现状研究的主要内容设计的重点和难点工业锅炉燃烧系统自动控制方案工业锅炉的构造及工作过程工业锅炉的构造工业锅炉的工作过程工业锅炉燃烧控制系统分析工业锅炉燃烧系统模型工业锅炉燃烧系统控制任务工业锅炉燃烧控制总体方案本章小结工业锅炉燃烧控制滞后与耦合问题工业锅炉燃烧控制过程中滞后问题及解决方法预估控制算法算法在工业锅炉控制中的应用工业锅炉燃烧过程的解耦分析本章小结模糊控制的理论基础模糊控制系统原理框图模糊控制器模糊复合控制参数自整定控制原理参数整定模型工业锅炉燃烧控制方案设计本章小结工业锅炉燃烧系统控制算法及仿真锅炉燃烧系统的控制方法燃料控制系统的模糊控制方法送风控制系统的模糊自寻优控制方法引风控制系统的控制方法模糊控制器的设计准备工作主回路模糊自整定控制仿真及结果分析主回路的模糊控制参数整定及工作流程主回路控制系统的模糊自整定仿真仿真结果的分析本章小结结论本篇论文完成的主要工作需要进步完善的工作致谢参考文献附录附录附录英文文献附录中文译文东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页绪论研究背景和研究意义我国现在用的锅炉大多为中小型锅炉，由于吨位小，控制设备简陋，燃用煤种复杂，既无法实施昂贵的通用控制系统，也无法进行定制性改造，只能采用低水平继电器简单控制方我国现在用的锅炉大多为中小型锅炉，由于吨位小，控制设备简陋，燃用煤种复杂，既无法实施昂贵的通用控制系统，也无法进行定制性改造，只能采用低水平继电器简单控制方式，造成了严重的能源浪费和环保问题。由于锅炉内煤的燃烧是个非常复杂的过程，锅炉运行过程是个复杂的非线性时变大滞后强耦合系统，燃煤情况设备状况负荷状况都在直发生变化，目前国内外在中小型工业锅炉上所实施的系统都没有具备智能自学习能力，因此给锅炉的稳定节能减排控制带来了极大的困难，这些产品表现为在调试阶段仅仅能保持短时间的稳定调节，长期的自动投运很难实现，稳定节能更是难上加难。因而采用传统的控制方法难以实施有效的控制，智能控制技术是通过基于数学模型的控制技术结合基于经验知识的控制技术，以实现更高级的控制，从而获得过去难以达到的控制效果。该智能控制技术综合了基于经验知识的专家控制器技术和先进控制技术热能工程学技术，将智能控制和常规控制思想结合起来，实现有效控制。因此本文采用模糊的控制策略，与传统控制方法相比，模糊控制有许多优点，特别适合于那些难以建立精确的数学模型非线性和大滞后的过程，然而模糊控制并不能代替传统的控制。加热炉是个参数非线性和时变的复杂系统，采用单纯的控制，在炉况不稳定时，常出现温度波动，并易引起震荡。因而选用模糊控制和控制相结合的方法，既可保持控制的静差小稳定性好的优点，又具有模糊控制参数自适应和调节速度快的特点。目前，工业燃煤锅炉采用计算机控制是项重要的节能措施。实践证明，燃煤锅炉采用计算机控制可以节能，还具有减少环境污染提高产品质量提高自动化水平及改善劳动条件提高安全性能等优点。因此，全面了解燃煤锅炉生产的工艺流程，对锅炉设备作比较深入的分析，对炉膛负压烟气成分给水东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页流量汽包水位蒸汽温度等热工参数进行自动监测显示，然后找到切实可行的燃煤锅炉自动控制方案，达到提高蒸汽品质和节能降耗的目的是工业燃煤锅炉生产控制的必然发展方向。国内外相关研究的历史及发展现状燃煤锅炉的自动控制是自动控制理论的具体应用。控制理论作为门学科，其产生可以追溯到十八世纪中叶英国的第次革命。控制理论的发展过程般可分为三个阶段第阶段古典控制理论时期二十世纪年代。主要采用传递函数频率特性根轨迹为基础的频域分析方法，解决单输入输出问题。研究系统多为线性定常系统。第二阶段现代控制理论时期二十世纪年代。由于计算机技术的高速发展，给解古典控制理论中的高阶常微分方程提供了新的途径状态空间法。这种方法可以解决多输入多输出问题。系统从原来的线性定常系统拓宽为非线性时变系统。最优控制理论自适应控制理论得到了飞速的发展和广泛的应用。第三阶段大系统理论和智能控制理论时期二十世纪年代以来。前者是应用控制和信息的观点研究各种大系统的结构方案总体设计的分解和协调等问题的理论基础而后者是研究模拟人类智能的工程控制与信息处理系统。这使控制理论在宽度和深度上得以开阔和挖掘。控制理论的发展过程反映了人类由机械化时代进入电气化时代，并走向自动化信息化时代。在我国，锅炉的控制大致经历了四个阶段，即手工控制阶段专用仪表控制阶段电动单元组合控制阶段和计算机控制阶段。年能源危机之前，对锅炉的运行控制大多是注重安全性和可靠性。在越来越重视节约能源和环境保护的今天，人们则更注重于实现最佳燃烧控制，既把燃烧过程的热损失控制在最小，使热效率最高，且对环境污染最小的所谓最佳燃烧状态。因此，国内外相继对燃煤锅炉实行自动控制。目前，国内外锅炉主要的自动控制系统有汽包水位控制系统过热蒸汽温度控制系统炉膛负压控制系统经济燃烧控制系统空气预热温度控制系统东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页等。这些控制系统最先是由电动组合仪表来承担的，并且取得了些经济效益。这些仪表组成的控制系统有定的局限性，主要表现在难以实现复杂的控制规律，如最优控制自适应控制模糊控制控制参数旦确定后就难以修改，要改变控制方案比较困难组仪表只能控制条回路，难以实现集中的监视管理和操作次性投资较大，随着计算机价格的不断降低，性能价格比和可靠性的提高，将计算机用于自动控制系统的时机已经成熟，各单位已陆续将计算机用于各种工业生产的过程控制。目前国内最新提出了多功能绿色环保锅炉，炉等具有高性能的新产品。而在国外年代石油危机以来，能源研究的重点就转到节约能源和广泛利用各种燃料方面。这时期西方国家对环境治理提出了更高的强制的要求。而为解决燃烧电厂脱硫建造的全脱硫装置有着与电厂本体相近的价格，在建种情形下，各种流化床燃烧技术得以迅速发展。循环流化床锅炉具有适应多种燃料，低温燃烧控制和燃烧加入石灰石脱硫等优点，这是传统煤粉炉和链条炉所达不到的。目前世界上循环流化床锅炉有两种流派，第种是在传统锅炉基础上发展，代表厂家有和等，另种是将锅炉作为种燃烧工况尽善尽美的燃烧装置来设计，代表厂家有鲁奇，美国拜特尔实验室等日本三井公司利用其专利生产的炉，后者的主要特点是设计有外部热交换器，三井的炉多的蒸发量在内完成。国内锅炉类似于第类。综上所述，国外当前水平的循不流化床锅炉在技术上的些特点是值得我们参考的，要求锅炉稳定可靠地运行，就要保证锅炉整体设计的完善。我们应努力改变目前国内炉在些方面的不足，选择合适的破碎设备及流程，达到燃煤粒度要求，应用防磨技术，保证锅炉连续可靠运行，尽快设计出先进的排渣设备，便于灰渣的综合利用并能提高锅炉的热效率，而完成上述工作必需的重要的环是工厂设计与锅炉设计在些方面应协调致，保证锅炉系统的完整统，真正发挥出锅炉的优越性。研究的主要内容工业锅炉按燃料种类，大致可分为燃油锅炉燃煤锅炉和燃气锅炉。所有这些锅炉，虽然燃料及燃料的供给方式不同，但它们的结构大同小异，蒸汽发生系统东北大学秦皇岛分校毕业设计论文第页和蒸汽处理系统是基本相同的。锅炉可分为蒸汽锅炉与热水锅炉两种，本课题研究的是蒸汽锅炉。蒸汽锅炉依其蒸发量的大小又分为三类蒸发量在以下的锅炉称为小型锅炉蒸发量大于小于的锅炉属于中型锅炉蒸发量大于的锅炉属于大型锅炉。本文介绍的是以煤为燃料的，蒸汽量为的水管锅炉，属中型锅炉。锅炉最基本的组成是汽锅和炉膛两大部分。燃料在炉膛里进行燃烧，将其化学能转化为热能，高温的燃烧产物高温烟气，通过汽锅受热面将热量传递给汽锅内温度较低的水，水被加热，进而沸腾汽化，生成蒸汽。所以锅炉的工作概括起来应包括三个同时进行的过程燃料的燃烧过程烟气向水的传热过程和水的气化过程。工业锅炉是个典型的多输入，多输出，非线性，滞后大，存在强交叉耦合的复杂被控对象。对于锅炉燃烧过程，由于其时变性和不确定性，般难以建立既有足够精度又便于系统控制的数学模型。针对以上情况，本文主要研究的方向为对于工业锅炉的多输入，多输出系统且控制量之间存在强耦合，本文将工业锅炉系统看成是个三输入三输出系统。因此控制级首先要实现解耦功能。本文决定采用静态解耦采用静态解耦是出于以下考虑完全的动态解耦是以大幅度地频繁调整炉排转速及送风引风量为代价的，但从稳定燃烧角度来看，大幅度地频繁调整炉排转及送引风量将导致燃烧恶化。因而，在实际锅炉运行中也是不允许的锅炉燃烧系统是时变系统，其各种参数在不同的工况下会发生飘移，因而固定的数学模型难以准确地反映系统特性，相应的解耦环节也就不可能真正做到完全动态解耦工业锅炉中静态解耦也已基本上可以满足生产的需要。并对经过静态解耦的各单回路实施模糊控制。针对锅