開題報告

電氣工程及自動化

基于MATLAB的鍋爐氣溫神經(jīng)網(wǎng)絡控制

一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義

1.過熱汽溫控制系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡控制現(xiàn)狀

我國目前電站鍋爐中燃煤爐占有最大比重，鍋爐是生產(chǎn)蒸汽的設備，過熱蒸汽溫度的高低對電廠的安全性和經(jīng)濟性有著顯著的影響，它成了鍋爐運行的重要指標之一。火電廠機組的控制已從較早的手動控制、就地控制，發(fā)展為了自動控制、集中控制?；鹆Πl(fā)電占我國發(fā)電總量的70%以上，而我國主要應用的是從80年代中期開始普及的分散控制系統(tǒng)，它具有功能強、可靠性高、靈活性好、維護和使用方便、性價比高等優(yōu)點。目前我國的熱工技術屬于中上水平，能夠滿足并保證系統(tǒng)的安全運作。

神經(jīng)網(wǎng)絡控制是從20世紀80年代的中后期開始發(fā)展起來的橫跨多個領域的新型信息處理技術。它具有大規(guī)模并行、自組織、自適應、自學習和高度的容錯性。神經(jīng)網(wǎng)絡在系統(tǒng)建模、控制中的應用已經(jīng)引起了相當程度的重視并取得了一定的成果。它的優(yōu)勢體現(xiàn)在能夠以任意精度逼近任意非線性映射，同時融合定量與定性的數(shù)據(jù)，且可以和傳統(tǒng)的控制方法做適宜的結(jié)合。到目前為止，我國在人工神經(jīng)網(wǎng)絡與控制上取得了眾多的研究成果，例如結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡與

PID控制，形成船舶柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速神經(jīng)網(wǎng)絡控制系統(tǒng)；

控制系統(tǒng)中神經(jīng)網(wǎng)絡控制器與

PID控制器相結(jié)合，經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡控制器的不斷學習，控制器獲取船舶柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的動態(tài)逆模型。陳恩偉在《機器人末端臂慣性參數(shù)辨識的人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法》一文中，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡方法分析了機器人操作臂末端連桿慣性參數(shù)辨識的原理及數(shù)學模型，提出了一種與傳統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡問題不同的慣性參數(shù)辨識方法，使神經(jīng)網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)與權(quán)值具有明確的物理意義，解決了獲取樣本難的問題。可見將神經(jīng)網(wǎng)絡技術應用于過熱汽溫控制系統(tǒng)有良好前景。

2．汽溫過熱控制系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡控制的展望

對于汽溫過熱控制系統(tǒng)的研究，國內(nèi)外廣大專家學者和現(xiàn)場工作人員關注的熱點問題是在過熱汽溫控制歷程中，對于具有大延遲、工況變化對模型參數(shù)有較大影響的過熱汽溫對象，如何穩(wěn)定、快速、準確地對其進行有效的控制。近年來，不論是控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本身還是控制器的設計都有不小的進展，對更好的控制過熱汽溫及鍋爐的安全、經(jīng)濟運行起到了很大的推動作用。提高機組運行的安全可靠性和經(jīng)濟性是今后過熱系統(tǒng)的發(fā)展方向。

一個時期以來，自動控制工作者面臨著控制對象越來越難和控制系統(tǒng)要求越來越高，迫切要求提高系統(tǒng)智能化的兩大難題。神經(jīng)網(wǎng)絡源于對人體大腦神經(jīng)的模擬，具有很強的適應能力、自學習能力和逼近任意非線性連續(xù)函數(shù)的特性。這一特點使神經(jīng)網(wǎng)絡在自動控制領域引起了極大關注。

神經(jīng)網(wǎng)絡用于控制雖然有很大優(yōu)勢，但還存在一些有待研究解決的問題，主要有現(xiàn)行的學習算法收斂速度太低，分布式并處理方式的網(wǎng)絡內(nèi)部機理并不清楚，泛化能力不足,所以神經(jīng)網(wǎng)絡作為智能控制的一個分支，常與傳統(tǒng)控制相結(jié)合，其能夠更成功地處理各種不確定的、復雜的、不精確的和近似的控制問題。

神經(jīng)網(wǎng)絡技術具有很高學術理論意義和實際應用價值。結(jié)合傳統(tǒng)控制和神經(jīng)網(wǎng)絡的優(yōu)點,能夠有效地利用人的經(jīng)驗知識,更好地提高系統(tǒng)的智能性,從而更好地應用于現(xiàn)代工業(yè)過程的控制。

3.課題說明及選題的意義

隨著我國經(jīng)濟的斷發(fā)展，電力事業(yè)的發(fā)展速度也得到了空前的提高?；痣姀S參數(shù)和容量的不斷提高和擴大使得提高設備的可靠性和運行的經(jīng)濟性成為了重要的問題。近代鍋爐對過熱汽溫的控制是十分嚴格的，允許變化范圍一般為額定汽溫±5。C。汽溫過高或過低，以及大幅度的波動都嚴重影響鍋爐的安全和經(jīng)濟性，這就要求其對應的控制系統(tǒng)有較強的調(diào)節(jié)性、容錯性、精確性和對被控對象參數(shù)的自適應性并具有一定的自學習能力。

出于以上的原因，我認為將神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術應用于鍋爐的氣溫控制有著十分必要的現(xiàn)實意義和良好的應用前景。

二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：

熟悉控制系統(tǒng)的數(shù)學建模方法和過程，掌握應用神經(jīng)網(wǎng)絡控制理論來進行鍋爐氣溫控制的方法。

以電廠的鍋爐過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)為研究對象，熟悉其工作原理，并建立起數(shù)學模型；了解神經(jīng)網(wǎng)絡的理論基礎，并應用神經(jīng)網(wǎng)絡控制理論實現(xiàn)對過熱氣溫的控制，并實現(xiàn)MATLAB仿真。

三、研究步驟、方法及措施：

1.接受任務、收集資料、完成調(diào)研，完成開題報告、文獻綜述、外文翻譯。

2.研究鍋爐過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的對象特性，并完成其數(shù)學建模。

3.熟悉神經(jīng)網(wǎng)絡控制理論，掌握其設計方法。

4.應用神經(jīng)網(wǎng)絡控制理論進行鍋爐過熱蒸汽控制器的設計。

5.完成MTALAB仿真，并完成論文初稿。

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