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原文传递船用增压锅炉燃烧控制系统研究

论文题名：	船用增压锅炉燃烧控制系统研究
关键词：	船用增压锅炉;燃烧控制系统;广义预测控制;FUZZY-CMAC控制;遗传算法
摘要：	增压锅炉是舰用蒸汽锅炉发展的新阶段，它具有高可靠性、经济性、重量轻、尺寸小，以及功率大等优点，是舰用锅炉的发展方向。　　增压锅炉的燃烧控制系统是蒸汽动力装置中的一个重要的控制系统。该系统的惯性大，数学模型复杂，各参数之间相互关联，耦合关系复杂，这就对控制系统提出了较高的要求，同时也决定了控制系统的复杂性。　　本文以增压锅炉为基础，以燃烧控制系统为研究对象开展了以下研究工作：　　首先，全面的分析了增压锅炉的总体结构和燃烧系统的结构组成，并建立了三大分系统的数学模型。利用流量特性方程建立了燃油流量系统的数学模型；利用牛顿第二定律对涡轮增压装置建立了转矩平衡方程，得出了空气流量系统的数学模型；利用汽水两相的质量平衡方程和能量平衡方程，以及传热方程建立了主蒸汽压力系统的动态物理机理模型，为燃烧控制系统的研究奠定了基础。　　其次，针对空气流量系统非线性、时变性的控制难点，设计了空气流量的FUZZY-CMAC控制器，并利用时变遗传算法对FUZZY-CMAC中的控制参数进行优化，提高了算法的收敛速度，实现了空气流量的最优控制。同时，设计了燃油流量耦合系统的PID控制仿真，得到了满意的控制效果。　　再次，在燃油流量和空气流量独立控制的基础上，提出了基于模糊控制的变偏置双交叉限幅燃烧控制系统。由于变偏置函数在限幅过程中起到了重要的作用，利用模糊控制对变偏置函数进行自寻优修正，不仅提高了系统的经济性能，而且很好的克服了限幅燃烧过程中燃油流量和空气压力变化频繁，不利于物理实现的缺点。　　最后，针对主蒸汽压力控制系统大滞后、时变性和非线性等特性，提出了基于CMAC神经网络的γ增量型阶梯式广义预测控制策略，该方法利用CMAC对系统中的高阶非线性部分进行逼近，预测控制将非线性考虑进来，设计了非线性系统的γ增量型阶梯式广义预测，很好的解决了主蒸汽压力大滞后的控制难点，且具有很好的鲁棒性。
作者：	张静巧
专业：	控制理论与控制工程
导师：	朱齐丹
授予学位：	博士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文