【TL73】毕业论文_遗传算法在主蒸汽温度控制系统中的应用.doc文档存档 ㊣ 精品文档 值得下载

数都比较大，干扰因素多，对象模型不能精确确定，中间测点不易取，由于其特有的复杂性，使得模型的获取有定的难度。

调节是热工系统最主要的控制策略，它直接影响机组的安全经济运行。

遗传算法作为种智能优化算法，它是在解空间进行高效启发式搜索，而非盲目地穷举或完全随机搜索，应用遗传算法对主汽温系统控制器参数进行优化，实验表明，应用遗传算法优化控制器参数的优越性。

仿真结果表明，在主蒸汽温度控制系统中，本文所设计的用改进的遗传算法优化的控制器比常规的控制器有更好的控制效果。

关键词遗传算法主汽温控制热工系统调节器参数参数优化洛阳理工学院毕业设计论文，洛阳理工学院毕业设计论文前言第章主汽温调节系统的控制方案传统主汽温调节系统主汽温串级调节系统采用导前汽温微分信号的双回路汽温调节系统先进的主汽温控制策略第章遗传算法的基础知识遗传算法的概念遗传算法的生物学原理遗传算法的发展遗传算法的特点遗传算法的工作原理遗传算法的基本操作遗传算法的数学基础模式的阶和模式的定义距模式定理积木块假设基本遗传算法的组成编码适应度函数遗传算子遗传算法的运行参数遗传算法的收敛性用步骤遗传算法的应基本遗传算法的不足第章改进的遗传算法优化控制器控制器的结构改进遗传算法参数编码洛阳理工学院毕业设计论文初始群体的产生确定交叉概率和变异概率遗传算子的改进仿真结果分析结论谢辞参考文献附录外文资料翻译洛阳理工学院毕业设计论文前言近二十年来，火电厂锅炉机组越来越向大容量高参数高效率的方向发展，对机组热工自动控制系统控制品质的要求也随之提高。

主蒸汽温度是个很重要的控制参数，它控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。

目前，在火电厂中，各种类型的控制器因其结构简单参数的物理意义明确易于调整并且具有定的鲁棒性，在理论上有成熟的稳定性设计和参数整定方法，同时在工程应用中积累了丰富的经验。

而在热工系统中单纯形法，专家整定法应用较广。

虽然这些方法都具有良好的寻优特性，但是却存在些弊端，单纯形法对初值比较敏感，容易陷入局部最优化解，造成寻优失败。

专家整定法则需要太多的经验，不同的目标函数对应不同的经验，而整理知识库则是项长时间的工程。

因此我们选取了遗传算法来进行参数寻优，该方法是种不需要任何初始信息并可以寻求全局最优解的高效的优化组合方法。

遗传算法简称进行路径规划，所谓遗传算法就是以自然遗传机制和自然选择等生物进化理论为基础，构造的类全局优化概率搜索算法。

利用选择交叉和变异编制控制机构的计算程序，在种程度上对生物进化过程作数学方式的模拟，它包含了自然选择和进化的思想，具有很强鲁棒性，它是种多点搜索算法，也是目前机器人路径规划研究中应用较多的种方法。

遗传算法被提出之后立即受到了各国学者的广泛关注，有关遗传算法的研究成果不断涌现。

遗传算法被提出之后立即受到了各国学者的广泛关注，有关遗传算法的研究成果不断涌现。

年提出了著名的模式定理奠定了遗传算法的理论基础年首先尝试将遗传算法用于函数优化，提出了个测试函数用以测试遗传算法的优化性能年应用函数分析模式年用遗传算法解决了难题，即旅行商问题年利用多种群遗传算法研究解决了多目标优化问题年等人提出了借助共洛阳理工学院毕业设计论文享函数的小生境遗传算法。

年，出版专著对遗传算法的研究有非常大的影响。

年，出版另部具有极大影响力的著作。

我国的遗传算法的研究，从世纪年代以来直处于不断上升的时期，特别是近年来，遗传算法的应用在许多领域取得了令人瞩目的成果。

国内二级以上学术刊物有关遗传算法的文章不断增加。

国内很多专家学者等在这方面作了大量研究，并取得了很多成果。

国内以武汉大学软件工程国家重点实验室为领先，在他们的并行计算研究室内，进化计算他们称之为演化计算成为个重要的研究方向，目前已经出版了专著，并有许多硕士博士研究生围绕进化计算选题。

另外，中国科学技术大学的陈国良教授等出版了遗传算法的著作。

西安交通大学以进化计算为主题的研究工作也逐渐活跃起来，同时国内相关书籍也越来越多，如武汉大学刘勇康力山等与年出版的非数值并行计算遗传算法周明孙树栋等于年出版的遗传算法原理及应用年王小平曹立明编写的遗传算法理论应用与软件实现等等。

遗传算法作为种全局优化算法，得到了越来越广的应用。

近年来，遗传算法在控制上的应用日益增多。

洛阳理工学院毕业设计论文第章主汽温调节系统的控制方案传统主汽温调节系统主蒸汽温度是个很重要的控制参数，它在控制的任务是维持过热器出口蒸汽温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。

主汽温串级调节系统目前，电厂采用喷水减温来调节过热汽温系统的延迟和惯性大，为了改善系统的动态特性，根据调节系统的设计原则，引入中间点信号作为调节器的补充信号，以便快速反映影响过热汽温变化的扰动，而最能反映减温水变化的是减温器出口的温度，因此入该点作为辅助被调量，组成了串级调速系统。

执行器蒸汽减温水减温器过热器过热器图主汽温串级调节系统图为主汽温串级调节系统，图中和分别为温度变送器。

为减温器后汽温，为过热器出口汽温。

汽温调节对象由减温器和过热器组成，减温水流量为对象调节通道的输入信号，过热器出口汽温为输出信号。

为了改善调节品质，系统中采用减温器出口处汽温作为辅助调节信号称为导前汽温信号。

当调节机构动作喷水量变化后，导前汽温信号的反应显然要比过热器出口的汽温快很多。

洛阳理工学院毕业设计论文图主汽温串级调节系统的方框图串级调节系统的主调节器出口的信号不是直接控制减温器的调节阀，而使作为副调节器的可变给定值，与减温器出口汽温比较，通过副调节器去控制执行器动作，以调节减温水量，保证过热汽温基本保持不变。

图为串级调节系统的方框图。

从图的方框图可以看出，串级调节系统有两个闭合的调节回路由对象调节通道的导前区导前汽温变送器副调节器组成的副调节回路由对象调节通道的惰性区过热汽温变送器主调节器以及副调节回路组成的主回路。

串级调节系统之所以能改善系统的调节品质，主要是由于有个快速动作的副调节回路存在。

为了保证快速性，副调节回路的调节器采用比例或比例微分调节器，使过热汽温基本保持不变，起到了粗调的作用为了保证调节的准确性，主调节回路的调节器采用比例积分或比例积分微分调节器，使过热汽温与设定值相等，起到了细调的作用。

对于串级汽温调节系统，无论扰动发生在副调节回路还是发生在主调节回路，都能迅速的做出反应，快速消除过热汽温的变化。

采用导前汽温微分信号的双回路汽温调节系统图所示即为采用导前汽温微分信号的汽温调节系统。

这个系统引入了导前汽温的微分信号作为调节器的补充信号，以改善调节质量。

因为和的变化趋势是致的，且比的反应快很多，因此它能迅速地反映的变化趋势。

引入了的微分信号后，将有助于调节器动作的快速性。

在洛阳理工学院毕业设计论文动态时，调节器将根据和与给定值之间的差值而动作在静态时，信号为零，过热汽温必然等于给定值。

其中表示目前电厂普遍采用上述两种主汽温调节系统，它们各有特点，比较如下如果把采用导前汽温微分信号的双回路系统转化为串级系统来看待，其等效主副调节器均是比例积分调节器，但对于实际的串级调节系统，为了提高副回路的快速跟踪性能，副调节器应该采用比例或比例微分调节器，而主调节器则应采用比例积分微分调节器。

因此，采用导前汽温微分信号的双回路系统的副回路，其快速跟踪和消除干扰的性能不如串级系统在主回路中，串级系统的主调节器具有微分作用，故调节质量比采用导前汽温微分信号的双回路系统好。

特别对于惯性迟延较大的对象或外扰频繁的情况下，采用导前汽温微分信号的双回路系统调节品质不如串级系统。

串级调节系统主副两个调节回路的工作相对比较，因此系统投运时整定调试直观方便。

而采用导前汽温微分信号的双回路调节系统的两个回路在参数调整时相互影响不易掌握。

通过上面的比较可以知道，串级控制系统对于过热汽温控制系统的控制效果好于导前汽温微分信号控制系统。

执行器蒸汽减温水减温器过热器过热器图采用导前汽温微分信号的汽温调节系统先进的主汽温控制策略针对主汽温这个在热工自动调节系统中属于可控性最差的调节系统扰动因素多，滞后大，广大专家和学者给予了特别的关注，结合先进控制原理提出了很多新的控制方案，下面简要介绍三种洛阳理工学院毕业设计论文自适应度控制器调节控制参数的控制方案过热自适应控制系统，其原理是将系统输出的微分和偏差引入到自适应控制器内，通过预先设计的规则，调整参数，以适应不同工作情况下的控制要求。

它的基本控制系统是串级控制，自适应控制器用来调整主调节器的参数。

应用模糊理论的控制方案模糊自适应导前微积分控制系统。

该控制系统的原理是在采用导前微分信号的汽温调节系统的基础上，将气温偏差值及偏差值的微分引入到模糊控制器中，根据预先设计的规则，如当导前汽温信号变化大时，控制系统应施加大的控制作用使控制量回到设定值等，对微分器的参数进行在线整定，以达到在不同的工作情况下，控制系统的参数达到最佳值。

应用神经网络的控制方案基于神经网络在线学习的自适应控制系统。

将过热汽温设定值及其偏差引入神经网络控制器，对传统调节器进行在线补偿，以适应调节对象动态性的变化。

除啦上面介绍的几种控制方案，专家和技术人员还提出了锅炉过热汽温的预测智能控制，基于遗传算法参数优化神经网络模糊控制系统等方案，仿真研究表明，相比传统的控制，这些先进控制方法的控制效果都有了很大大提高。

上述的控制方法各有特点，通过对各种扰动对过热汽温的深入了解，引入各种先进的控制策略和算法到传统的控制系统中，改善了传统控制系统的性能，或直接用先进控制代替传统的控制器，都将使得对热气温这个大迟延非线性干扰多的复杂被控制对象的控制品质有更大的提高