智能控制及其在火电厂热工自动化的应用

王维平 郭 顺

（北方联合电力海勃湾发电厂，内蒙古 乌海 016000）

1 智能控制的发展概况及研究内容

在1967年，Leondes等人第一次使用了“智能控制”这个词语。十年后，Saridis又提出了三元交集论的观点，三元交集论是指智能控制是人工智能、自动控制和运筹学的一个交集。但是随着智能控制的理论的进一步的发展，智能控制不论是在我国还是在其他的国家都有了很大的发展，可以说是已经进入到了工程化和实用化的阶段。未来几年，随着人工智能技术的迅速发展，智能控制一定会走向一个全新的发展阶段。

关于智能控制系统的研究内容是根据其基本的控制对象的开放性、多层次等特性以及信息的多样性、不确定性的特点，还有就是智能控制的基本控制的特点。

目前，智能控制的研究范围包括以下几个方面:1)对智能控制认识论和方法论的研究。2)根据实验数据等相关知识对不确定性的辨识，控制、建模。3)信息学习的规则的生成与修改的方法。4)故障诊断的系统的组态理论和容错的相关功能。5)处理组合复杂性数学计算的框架结构。6)实时控制任务规划的集成和系统优化的方法。7)模糊控制和神经网络技术的控制方法。8)智能控制技术在工业控制和机器人等领域的研究。

2 智能控制技术的方法

2.1 分层递阶的智能控制。大系统控制的一种重要方式就是分层递阶智能控制。对复杂的系统，通常情况下都是采用分层递阶的智能控制技术的。它的结构按智能程度的高低可以分为三个等级:组织级、协调级和运行控制级。且各个等级的智能程度也是进行相应地由高到低的排列的。结构的特点是:处于高层的单元对系统的行为影响范围是相当大的而且是越高越大的;但是越是处于高级单元的决策周期就越是比处于低级单元的决策的周期长:越是处于高级的，对于出现的问题的描述就会遇是不确定的。

2.2 专家的智能控制。所谓的专家系统就是指将专家系统的理论和技术同控制理论的方法和技术有机的进行相应的结合，并且在一个不确定的环境中，去仿效专家的智能从而去实现对系统的控制。专家的控制系统可以分为两种形式，即专家控制系统和专家式控制器。专家控制系统的结构是采用黑板等，结构比较复杂，它的造价的比较高的;而专家式控制器大多数是为工业专家控制器，它的结构是比较简单的，同时也能满足工业对于过程控制的要求，因此，他被广泛的应用。

2.3 模糊控制。模糊控制是在1965年Zadeh教授创建的模糊集理论的基础上由英国的Mamdani成功地将其应用于锅炉和蒸汽机的控制上来的，近些年，模糊控制在很大的程度上得到了发展并且被广泛的应用起来。模糊控制是基于模糊的推理并且模仿人的思维方式的基础上建立的，它对难以建立精确的数学模型的对象实施的一种控制，它逐渐的成为处理推理系统和控制系统的不确定性的一种比较有效的方法。模糊控制就是以模糊数学和模糊语言的形式表示和模糊逻辑的规则的推理为基础的，并采用计算机的控制技术。它的主要特点是:它具有较强的鲁棒性，对于传统控制的非线性、时变和时滞系统的控制的解决是比较容易的;控制系统设计不需要精确的数学模型而是依据操作人员的控制经验和操作数据;它的推理过程采用的是不精确的推理，可以模仿人的思维过程处理一些复杂的系统;应用的语言变量并不是传统的数学变量，比较容易形成专家系统。

2.4 神经网络控制。神经网络控制可以从微观上模拟人脑的功能和相应的结构，可以通过模拟人的神经元的网络结构和功能以及传递、处理信息的机理去设计的控制系统。神经网络并不是善于表达知识的，但是的逼近非线性函数的能力也是相当强大的，控制系统中恰恰是利用了神经网络的这一个优点。

2.5 复合智能控制。每一种智能控制的方法都有自身的优点，同时也有自己的局限性。智能控制技术的复合就是将这些不同的方法结合在一起所获得的一种有效的方法，它可以形成风格和功能不相同的智能控制系统。在目前，世界上比较流行的复合智能控制有一下几个:即神经网络模糊控制、模糊专家控制以及模糊滑模控制。

3 智能控制在火电厂热工自动化的应用

火电厂热工自动化是保障设备安全的减轻劳动强度的重要技术措施。目前，将智能控制方法在热工过程控制系统使用已经是研究的一个热点。

3.1 过热汽温控制。锅炉运行质量的重要指标之一是过热的汽温。锅炉过热汽温的控制采用的是改变温水量的控制手段，这样的系统是有较大的惯性的，且动态特性不是固定的，这些年来，人们将智能控制的技术引入到这一个领域从而有效的去改善系统的性能，对于控制系统的适应性有了一定的增强。我们应用神经网络模糊控制器把过热蒸汽控制得以实现。这些结果都表明了神经网络的模糊控制系统是发挥了各自的优势的。即使是调峰机组的变工也不会影响良好的控制性能，仍然能较好地解决火电厂过热汽温控制的难题。

3.2 炉燃烧过程控制。锅炉燃烧系统是会受到各种的因素的干扰的且总是在不断波动的比较复杂的系统。专家系统多数是采用推理机的正向推理的方法，这样可以逐次的去判断知识库中的规则，这是一种前向推理的系统。它的判断规则集有许多的方面其中有煤厚调节子集、工况判断子集、送风调节子集、紧急事故及执行机构故障诊断子集等等。自从控制系统投入运行，它的效果总体上讲是令人满意。事实上，智能控制技术的使用不仅仅是克服了系统中的不确定性，同时也改善了系统的控制精度，有效的提高了控制品质。

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