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外文翻譯--蒸汽發(fā)生器水位模糊控制研究-資料下載頁(yè)

2026-05-03 05:57本頁(yè)面

【導(dǎo)讀】I.INTRODUCTION. ralformshowsbelow:. y(s)=GW(s)QW(s)+GS(s)QS(s)（1）。henup.

　　

【正文】制器的參數(shù)，但是模擬量的 PID 控制器參數(shù)的在線調(diào)整是很難的。模糊控制是一種基于模糊推理的非線性的控制方法，它體現(xiàn)了熟練操作人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和模糊語(yǔ)言推理的一般規(guī)則。模糊控制不需要知道被控對(duì)象的精確的數(shù)學(xué)模型，它對(duì)過(guò)程參數(shù)的變化并不敏感，魯棒性很強(qiáng)，能夠克服非線性因素，因此，模糊控制有更快的響應(yīng)速度，更小的超調(diào)，更好的控制效果。基于以上了解，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)蒸汽發(fā)生器水位的模糊控制器，仿真結(jié)果表明這個(gè)控制器有更好的控制效果和實(shí)用價(jià)值。壓水堆蒸汽發(fā)生器一般形式的數(shù)學(xué)模型的傳遞函數(shù)如下所示 : y(s)=GW(s)QW(s)+GS(s)QS(s) （ 1）其中， y 代表蒸汽發(fā)生器的水位； QW 代表給水流量； QS 代表蒸汽流量；GW 代表給水流量對(duì)蒸汽發(fā)生器水位的作用； GS 代表蒸汽流量對(duì)蒸汽發(fā)生器的水位的作用。蒸汽發(fā)生器水位的平衡是靠蒸汽流量和給水流量的匹配來(lái)維持的。可以將水位隨蒸汽流量或者給水流量變化而變化看作一個(gè)簡(jiǎn)單的一體化過(guò)程，蒸汽流量變化和給水流量變化對(duì)水位的影響又是不同的。 (1)給水流量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性假設(shè)蒸汽流量保持不變，而給水流量階躍增加，一方面，由于新增給水的溫度要比蒸汽發(fā)生器中的飽和水的溫度低很多，因此，當(dāng)新水進(jìn)入后就會(huì)吸收大量的額外熱量，水中的氣泡含量大大減少，從而導(dǎo)致水位下降；另一方面，給水流量大于蒸汽負(fù)荷，引起水位線性增加。綜合以上兩點(diǎn)，當(dāng)給水階躍增加，水位增長(zhǎng)會(huì)有一個(gè)延遲的過(guò)程，表現(xiàn)為先下降后上升。 (2)蒸汽負(fù)荷擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性假設(shè)給水流量保持不變，蒸汽負(fù)荷階躍增加，一方面，由于蒸汽流速比給水流速大，水位會(huì)下降；另一方面，隨著蒸汽負(fù)荷的增加，內(nèi)部蒸汽壓力降低，液面的氣泡容積增加，從而引起水位增加。綜合以上兩個(gè)因素，當(dāng)蒸汽流量階躍增加以后，水位下降會(huì)有一個(gè)延遲的過(guò)程，表現(xiàn)為先上升后下降。給水流量或者蒸汽流量階躍減少對(duì)水位的影響與上述有相似的原理。綜上所述，當(dāng)給水流量或者蒸汽負(fù)荷變化，水位不會(huì)立即跟隨變化，開(kāi)始會(huì)出現(xiàn)一個(gè)相反的過(guò)程。這個(gè)現(xiàn)象就稱為“虛假液位”現(xiàn)象。傳統(tǒng) PID 控制器對(duì)于蒸汽發(fā)生器水位的控制效果不佳，存在“虛假液位”的現(xiàn)象，表現(xiàn)為跟蹤設(shè)定值時(shí)有較大的超調(diào)。但是，一個(gè)設(shè)計(jì)合理的模糊控制器能夠克服“虛假液位”的現(xiàn)象，有較好的控制效果。 (1)模糊控制器的結(jié)構(gòu) 模糊控制器的結(jié)構(gòu)如圖 1所示選擇水位偏差（ e）和偏差變化率（ ec）作為模糊控制器的輸入，模糊控制器的輸出量為閥門開(kāi)度的增量信號(hào)Δ u。同時(shí)，以蒸汽流量作為前饋信號(hào)來(lái)克服“虛假液位”現(xiàn)象，以給水流量作為內(nèi)反饋信號(hào)來(lái)克服給水波動(dòng)。 k1， k2 是給水流量和蒸汽流量的傳感器的轉(zhuǎn)換系數(shù)。為了保證給水流量等于蒸汽流量， k1和 k2 應(yīng)該相等。 (2)模糊理論、模糊子集和隸屬函數(shù) e、 ec 和 u 的模糊論域是 [6, 6]，用 NB（負(fù)大）、 NM（負(fù)中）、 NS（負(fù)小）、 ZO（零）、 PS（正小）、 PM（正中）和 PB（正大） 7個(gè)模糊子集描述。 e， ec 和Δ u 都采用三角形隸屬函數(shù)（如圖 2）。 (3)模糊控制規(guī)則列表模糊控制規(guī)則建立的原則是：當(dāng)偏差大，輸出控制量應(yīng)該優(yōu)先以盡快消除偏差為主；當(dāng)偏差小，輸出控制量應(yīng)優(yōu)先消除超調(diào)。當(dāng)偏差變化率為負(fù)，這表明水位有上升的趨勢(shì)，如果此時(shí)水位高，應(yīng)減小閥門開(kāi)度；相反，應(yīng)就應(yīng)當(dāng)開(kāi)大閥門。通過(guò)專業(yè)的分析，建立如表 1所示的規(guī)則表。 (4)模糊推理和模糊判決本次設(shè)計(jì)的模糊推理系統(tǒng)采用 Mamdani 型。模糊推理系統(tǒng)的基本屬性設(shè)置為：“與”算法為取小算法；“或”算法為取大算法。模糊蘊(yùn)含采用取小算法；模糊綜合采用取大算法；清晰化采用重心法。中國(guó)秦山核電站的一個(gè)壓水堆蒸汽發(fā)生器有如下的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停? 其中， Ps 表示額定的負(fù)荷。當(dāng)負(fù)荷為 15% ~ 90% Ps 時(shí)，用公式 (6) 和 (8)，當(dāng)負(fù)荷小于 15% Ps 時(shí)，用公式 (7)和 (8)。控制系統(tǒng)的系數(shù) k1=k2=。給水控制閥是一個(gè)線性閥，增益為 4。 e 和 ec的量化因子分別為 6和 60， u的比例因子為。仿真時(shí)，我們限定給水流量的范圍在 0kg/s 到額定流量 258kg/s。假設(shè)預(yù)期水位從 0m上升到 10m，水位響應(yīng)如圖 3 中的實(shí)線所示。為了比較模糊控制器增加的效果，我們也作出傳統(tǒng) PID 控制的仿真結(jié)果。可以看出，與傳統(tǒng) PID 控制相比，模糊控制在超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間和穩(wěn)態(tài)特性方面有重要的改善。本論文針對(duì)蒸汽產(chǎn)生器大延遲和模型不確定的特性，設(shè)計(jì)了一個(gè)水位模糊控制系統(tǒng)。我們還給出了秦山核電站的蒸汽發(fā)生器的仿真，并獲得了令人滿意的效果。這種方法同樣適用于其它的大滯后和非線性系統(tǒng)的控制模型，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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