摘 要：隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展加快，城市中的垃圾越來(lái)越多，垃圾在垃圾焚燒爐的燃燒過(guò)程中能否得到充分的燃燒靠的是爐溫的控制，因此調(diào)節(jié)爐溫控制成為垃圾充分燃燒的主要技術(shù)手段。自改進(jìn)的模糊PID控制算法在爐溫中的應(yīng)用可以有效的控制爐溫的溫度，使得爐溫能夠保持在平穩(wěn)的范圍內(nèi)運(yùn)行，從而使燃燒更加充分。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒爐；爐溫；模糊PID

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.003

1 本課題研究的意義

安全燃燒是焚燒爐的運(yùn)行的重點(diǎn)，爐溫的溫度是焚燒爐安全運(yùn)行的一個(gè)重要指標(biāo)。一般情況下我們要求爐溫的溫度應(yīng)該保持在在一定的安全范圍之內(nèi)，這樣做是為了防止發(fā)生因?yàn)闋t溫過(guò)高或者爐溫過(guò)低，因此而導(dǎo)致的出現(xiàn)結(jié)焦的問(wèn)題和熄火的現(xiàn)象。然而鍋爐系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)和多參數(shù)、非線性、時(shí)變和變量的系統(tǒng)。運(yùn)用普通的控制方法并不能很好的控制爐溫，所以采用自改進(jìn)的模糊PID控制的方法控制焚燒爐來(lái)解決爐溫的不穩(wěn)定性。

2 焚燒爐爐溫控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前由于垃圾的種類繁多，垃圾的燃燒性能不一樣，垃圾焚燒爐的爐溫控制系統(tǒng)基本上都是采用常規(guī)的PID控制算法，該算法的抗干擾能力差，穩(wěn)定性不好，針對(duì)燃燒系統(tǒng)的非線性、強(qiáng)耦合性能，不能解決爐溫控制系統(tǒng)中的強(qiáng)耦合關(guān)系。

3 影響焚燒爐爐溫的因素

影響焚燒爐爐溫的主要因素有給煤量以及一、二次風(fēng)配以及垃圾的種類，在該控制系統(tǒng)中，在垃圾焚燒爐燃燒的過(guò)程中當(dāng)煤的質(zhì)量或者是給煤量在發(fā)生變化時(shí)，改進(jìn)的模糊PID控制器就會(huì)對(duì)燃燒量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4 自改進(jìn)模糊PID控制器的設(shè)計(jì)

4.1 自改進(jìn)模糊PID控制器的構(gòu)成

模糊控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要步驟：

（1）確定自改進(jìn)模糊PID控制器的兩個(gè)變量，輸入變量和輸出變量。（2）模糊化：實(shí)現(xiàn)模糊PID控制器輸入量的確定值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模糊語(yǔ)言變量值，設(shè)計(jì)模糊控制器輸入與輸出的比例因子的過(guò)程叫做模糊化。（3）建立模糊PID控制規(guī)則。（4）清晰化：控制器輸出模糊集合的判決并通過(guò)確定輸出比例因子得到輸出精確控制量。

模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)流程圖如圖1所示。

系統(tǒng)設(shè)定值R值為輸入值，e=r-y為系統(tǒng)存在的偏差值，de/dt為系統(tǒng)偏差的變化率。E為系統(tǒng)誤差，U為模糊控制器的輸出控制量，EU為誤差變化率模糊集合。y為系統(tǒng)的輸出量，K△e、Ke、Ku是系統(tǒng)的量化因子。

4.2 自改進(jìn)模糊PID控制器的設(shè)計(jì)

在爐溫模糊控制器的控制系統(tǒng)中，溫度的給定值為r，實(shí)際溫度值為y，U為輸出變量，e和ec為模糊控制器的模糊輸入的變量。

（1）輸入量的模糊化。床溫誤差e和床溫誤差變化率ec為床溫模糊控制器的兩個(gè)輸入量。一般情況下[-50℃，+50℃]是床溫誤差e可以接受的基本論域，量化后的E如表1所示。

（3）模糊PID控制器的模糊推理規(guī)則。模糊推理的設(shè)置是依據(jù)控制系統(tǒng)的偏差變化和偏差的變化率來(lái)進(jìn)行控制的。模糊控制規(guī)則可以描述為：If E is A，and EC is B，then U is C。當(dāng)偏差較大時(shí)選擇控制量就要以消除偏差為主；當(dāng)偏差較小時(shí)選擇控制量就要以防止超調(diào)為主這就是被控對(duì)象的偏差與控制作用之間的變化規(guī)則。根據(jù)此規(guī)則就可以得出床溫控制器的規(guī)則，可以用表格表示如表3所示。

圖5是模糊控制與常規(guī)PID控制的仿真結(jié)果對(duì)比圖，圖中紅紫色線是模糊控制的仿真結(jié)果，橙黃色線是常規(guī)PID的仿真結(jié)果。從圖中可以看出紅紫色線的控制效果更加明顯，它從初始溫度開始上升到規(guī)定的溫度后就迅速的保持了穩(wěn)定，然而橙黃色的線從初始溫度開始到了規(guī)定的溫度后還會(huì)繼續(xù)上升然后再次下降到規(guī)定的溫度并且會(huì)在規(guī)定的溫度上下浮動(dòng)最后才會(huì)保持穩(wěn)定。所以可以得出，模糊控制的魯棒性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，控制效果更好。

6 結(jié)束語(yǔ)

由于垃圾焚燒爐的燃燒系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，有著時(shí)變性、強(qiáng)耦合、大滯后的特點(diǎn)，很難建立一個(gè)精準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型。面對(duì)這些復(fù)雜的燃燒問(wèn)題，一般的控制理論和方法都不能有效的解決，因此我在模糊PID控制算法的基礎(chǔ)之上改進(jìn)了一種模糊PID控制算法，通過(guò)仿真驗(yàn)證，所改進(jìn)的這種模糊PID控制算法，能夠緩解垃圾焚燒爐爐溫的不穩(wěn)定性，起到了研究的目的。

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作者簡(jiǎn)介：陳明淑（1986-），女，陜西寶雞人，助教，研究方向：智能控制。