毕业论文：遗传算法在主汽控制系统中的应用

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。

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。

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是由美国的教授于年在他的专著自然界和人工系统的适应性中首先提出的，它是类借鉴生物界自然选择和自然遗传机制的随机化搜索算法。

自然界的生物由简单到复杂由低级到高级由父代到子代，被称为生物的遗传和进化。

遗传算法就是模拟上述生物的遗传和产期的进化过程建立起来的种搜索和优化算法，它将物竞天择，适者生存的这基本的达尔文进化理论引入串结构，并且在串之间进行有组织但又随机的信息交换。

伴随着算法的运行，优良的品质被逐渐保留并加以组合，从而不断产生出更佳的个体。

这过程就如生物进化那样，好的特征被不断地继承下来，坏的特征被逐渐淘汰。

新代个体中包含着上代个体的大量信息，新代的个体不断在总体特征上胜过旧的代，从而使整个群体向前进化发展。

对于遗传算法，也就是不断地接近最优解。

研究遗传算法的目的主要有两个是通过它的研究来进步解释自然界的适应过程二是为了将自然生物系统的重要机理运用到人工系统的设计中。

遗传算法本质上是对染色体模式所进行的系列运算，即通过选择算子将当前种群中的优良模式遗传到下代种群中，利用交叉算子进行模式重组，利用变异算子进行模式突变。

通过这些遗传操作，模式逐步向较好的方向进化，最终得到问题的最优解。

遗传算法的发展遗传算法是最早是由美国大学教授受生物进化论启发提出的，其在年出版的专著标志着遗传算法的诞生，在世纪年在计算机上进行了大量的数值函数优化试验，建立了函数测试平台。

在，洛阳理工学院毕业设计论文，洛阳理工学院毕业设计论文，遗传算法在主汽控制系统中的应用摘要电厂中的热工系统是个复杂的系统，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自适应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，参数优化目录前言第章主汽温调节系统的控制方案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初始群体的产生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遗传算法的不足第章遗传算法优化控制器改进遗传算法参数编码确定交叉概率和变异概率遗传算子的改进控制器的结构仿真结果分析结论谢辞参考文献附录附录改进的遗传算法源程序附录基本遗传算法流程图外文资料翻译前言单元机组的控制主要是指对锅炉汽轮机及辅助设备的控制。

为了保证机组的经济安全的运行，必须把各生产的主要工艺参数严格控制在规定的范围之内。

其中，对主汽温的控制是单元机组控制中比较重要的参数之，因为过热汽温温度是锅炉运行质量的重要指标之。

过热汽温的温度过高或过低都会显著影响电厂的安全性和经济性。

所以，在锅炉运行中，必须保持过热汽温稳定在规定值附近。

般要求过热汽温与规定值的暂时偏差值不超过，长期偏差不超过。

引起过热汽温变化的原因很多，如蒸汽流量变化燃烧工况变化，进入过热器的蒸汽温度变化，流过过热器的烟气温度变化和流速变化等。

归结起来，过热汽温调节对象的扰动主要来自三各方面蒸汽流量变化负荷变化加热烟气的热量变化和减温水的流量变化过热汽入口汽温变化。

通过对过热器汽温调节对象做阶跃扰动试验，可得到在不同扰动作用下的对象的动态特性，它们均为有延迟的惯性环节。

采用拟合后，可以拟合为个具有纯滞后的大惯性的控制对象，纯滞后会导致增大被控量的最大动态偏差，系统的动态质量下降。

对主汽温的控制，比较常规的做法是采用串级调节系统方案和采用导前汽温的微分信号作为补充的调节系统方案。

通常，如果对象滞后时间过大，该两种控制方案将不能取得很好的控制效果。

对于具有大惯性大滞后的工业对象，如果纯滞后是相对于惯性环节的时间常数来讲，相对较小的话，这种被控对象可以由普通的调节器进行控制。

否则，用普通的控制器进行控制的效果并不好，甚至不能控制。

通常的控制方法是利用预估器对滞后环节进行补偿。

采用预估器进行补偿控制以后，系统相当于普通的闭环与滞后环节相串联，系统的动态性能完全由不含有纯滞后的闭环系统的性能所决定的，滞后环节仅是将闭环系统的输出延迟了定的时间而已。

这就消除了纯滞后环节带来的对系统的不良影响。

然而上述的预估器控制，只是在理想情况下的控制，即对象的所有参数完全精确。

而事实上，实际中，锅炉主汽温是受多种因素影响的，如前所述，因此其传递函数是相当复杂的，我们只是采用拟合以后才拟合成个阶惯性环节与个纯滞后环节的串联，这在实际中是近似的。

预估器在理想情况下，其调节品质与无滞后时相同，只是在时间上延迟了时间，而预估器对过程参数的变化很敏感，而实际的控制对象本身就是近似的，而且参数也不可能不发生变动，因此，预估器就不能很好地去实现其控制功能。

因此，本课题拟采用种更先进的控制来更好地实现预估控制。

预估器反馈补偿环节的参数是精确的。

当被控对象参数发生涉动时，由于该环节参数是既定的，不能发生改动，因而预估器控制失效。

现在，拟在该环节加入神经网络，使当被控对象参数发生涉动时，反馈环节通过逐步逼近，来模拟新的被控对象，以达到精确控制。

第章主汽温调节系统的控制方案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此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。

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