自适应模糊PID在SNCR烟气脱硝系统中的仿真与应用

查看3个输出语言变量的控制曲面，如图6所示，控制曲面是非线性的，即可得出模糊控制也是非线性，在工作目录中保存模糊控制系统。控制器将对PID输出的3个参量进行校对，从而得到模糊PID控制系统。

3系统仿真与实验结果

3.1控制算法仿真

Matlab环境下，要先完成脱硝控制系统模型，然后再建制模糊PID控制器系统模型，再将模糊PID控制器系统模型封装在控制系统模型中，得到如图7所示的控制系统仿真模型，对建立的脱硝系统控制模型进行仿真实验。通过仿真可以得到普通的PID调节有较大的超调量，响应速度一般比较慢。

当采用模糊PID控制时，明显比传统PID控制系统的超调量小，同时响应速度加快，系统稳定性得到提高。

3.2仿真结果比较

根据电厂600MW的80%机组负荷下的烟气脱硝实际应用，选取数据包括:入口NOx浓度(0～500mg/m3)、出口NOx浓度(0～500mg/m3)、烟气流量、入口烟气氨/氮摩尔比、原PID控制器输出值以及出口NOx排放标准设定值(100mg/m3)，标准设定值是根据我国2011年新颁布的标准GB13223—2012《火电厂大气污染物排放标准》规定2012年后新建火电机组将执行100mg/m3的排放限值设定，所得系统的主要工艺参数如表4所示。

表4某电厂脱硝系统主要工艺参数

通过阶跃响应来验证模糊PID控制系统的动态特性，在调试过程中，对出口NOx浓度设定值进行20%的阶跃扰动，观察出口NOx浓度实际值的变化曲线。然后对控制逻辑的PID参数和修正值进行了整定，整定后NOx含量控制PID的初始参数值为Kp=3，Ki=0.005，Kd=100;氨水流量控制PID参数为Kp=10，Ki=5，Kd=15，得到图8中实线样式的控制曲线。其次，对主控制器进行模糊规则整定之后，次仿真运行得到图8中虚线演示的控制曲线。

3.3结果分析

由3.2的仿真结果可以看出:负荷在600MW时，脱硝效率在80%左右，当出口NOx浓为设定值为国家标准值的20%(即20mg/m3)时，普通PID调节时间为700s，其静偏差≤4mg/m3，衰减率>95%，超调量为2.5mg/m3;而模糊PID调节时间为400s，静偏差≤2mg/m3，衰减率>98%，超调量为1.5mg/m3。

这表明当控制对象产生波动时，尤其是惯性较大的情况，常规PID串级控制系统超调量和恢复稳定的时间较大，振荡剧烈，控制效果较差。而自适应模糊PID串级控制系统的超调量减小以及提高了稳定性，有较好的控制效果，与传统PID串级控制策略相比有更好的控制特性。

4结束语

基于对SNCR反应过程中的控制对象存在大惯性特点的分析，提出自适应模糊PID串级控制策略，针对正常运行中的控制对象模型进行了仿真研究。从仿真中可以看出:在SNCR脱硝系统控制中采用自适应模糊PID控制策略是可行的，与常规PID串级控制策略进行比较后，得出其控制性能有较大提高，为在实际工程中的应用提供理论依据。

而且模糊控制无需建立很精确的数学模型，以近似推理为基础，并且对系统自身参量变化的敏感度不高，可很好地解决实际工程中因系统参数变化等因素产生的控制问题。

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