智能PID设计与其在锅炉主汽温控制的应用

　　摘 要：提出了智能PID设计与其在锅炉主汽温控制的应用，对象模型的变化体现在增益、时间常数和阶次三个方面。增益变化对调节系统品质影响最大，时间常数次之，阶次通常可以认为不变。若能确定调节对象模型中增益和时间常数对指导信号的函数关系，这种函数关系可用于确定PID调节器参数，从而实现带指导信号的PID调节器，这种调节器可保持调节系统性能指标在变工况下近似不变。这种方法通过扩展线性控制理论来解决非线性控制问题，且方便使用。与模糊神经网络控制相比，这种方法更容易应用于工程实践。
　　关键词：智能PID调节器；主气温；控制，设计
　　
　　1 引入指导信号的必要性
　　
　　PID调节器对调节对象进行调节所采用的信号为误差信号、误差微分信号和误差积分信号，通常对这三个信号的定义域没有限定。当调节对象数学模型发生变化时（比如增益变化），对于相同数值的误差信号、误差微分信号和误差积分信号，PID调节器无法分辨出对象数学模型的变化。即从误差信号、误差微分信号和误差积分信号无法分辨出变化的原因是由干扰引起的还是由对象模型变化共同引起的。因此对误差信号、误差微分信号和误差积分信号进行的任何再加工和处理都无法获得关于对象模型变化的信息，也就无法设计出具有对象模型变化适应能力的调节器。
　　设计具有对象模型变化适应能力的调节器所需要的信息要比设计针对固定模型的调节器所需要的信息要多，需要引入新变量，利用新变量来识别调节对象模型的变化。
　　对象模型的变化体现在增益、时间常数和阶次三个方面。增益变化对调节系统品质影响最大，时间常数次之，阶次通常可以认为不变。若能确定调节对象模型中增益和时间常数对指导信号的函数关系，根据调节器工程整定方法就可确定PID调节器参数与指导信号的函数关系，从而实现带指导信号的PID调节器，这种调节器可保持调节系统性能指标在变工况下近似不变。
　　
　　2 PID调节器参数的确定方法
　　
　　
　　3 应用示例
　　
　　（1）火电厂主汽温调节系统。
　　火电厂主汽温调节对象是大惯性热工对象，阶次高。为了提高火电机组的经济性和安全性，通常对主汽温调节系统提出较高的性能指标，比如亚临界锅炉要求暂态偏差不能超过±8℃，稳态偏差不能超过±2℃。
　　带指导信号的主汽温调节系统如图1所示。内回路采用P调节器，外回路采用PID调节器，G02（s）为导前区传递函数，G01（s）为惰性区传递函数，