去年底，航天工业总公司在辽宁省铁法市召开技术鉴定会，对由哈尔滨工业大学开发的应用于铁法矿务局低热值燃煤热电厂2号锅炉(130t／h)上的hic—1000分散控制系统进行了技术鉴定。
hic—1000分散控制系统配置结构如图1所示。该系统采用国产893智能数据测控前端，i／o站根据需要可直接布置在现场，实现了系统的物理分散。
该系统zui大特点是广泛将模糊控制等先进控制技术，注入dcs系统，成功应用于燃用低热值煤锅炉和母管制系统中的一些大延迟、非线性、控制参数耦合等复杂控制系统中。现将控制系统简要在这里作一介绍，供读者参考。
一、控制器
hic—1000分布式控制系统中采用了pid和fuzzy(模糊)两种控制器。针对不同的过程对象，采用不同的控制器。
(1)pid控制器
pid控制器是线性控制器，适合于线性、定常、非耦合(弱耦合)系统。计算公式如下：
ud＝a·(ud(n—1)+b·(e(n)—e(n—1)))
a＝td／(kd·tk+td)，b＝kp·kd
△up(n)＝kp·(e(n)—e(n—1))
△ud＝ud(n)—ud(n—1)
△ui＝kp·tk·e(n)／ti
△un＝△up(n)+△ui(n)+aud(n)
u(n)＝u(n—1)+△u(n)
式中：
kp：比例放大系数
ti：积分时间常数
td：微分时间常数
k2：积分分离系数
tk：控制周期
step：步长限制
sc：死区
kd：微分放大系数
e：采样周期内偏差
e—1：前一步采样周期内偏差
ud—1：前一步控制周期内微分值
(2)模糊控制器(fuzzycontroler)
模糊控制是人工智能控制的典型代表。它模仿人的思维逻辑，对被控对象的运行规律(往往没有确切的数学模型)进行总结、抽象、推理、量化，实施有效的控制。模糊控制的基础是模糊数学，利用模糊数学的推理理论，离线建立隶属函数数据库，将各种复杂的过程对象简单化。该过程要求设计人员对被控对象充分的了解，是直接的操作者，具有丰富的经验，才能总结规律，建立隶属函数数据库。当在线运行时，利用计算机的高速、大容量性能，通过推理、量化运算得到具体的控制量。模糊控制是一种非线性控制器，适合于时变、非线性、强耦合系统。fuzzy控制器框图如下：
图中：
k1，k2：尺度变换(模糊量化)的比例因子
k3：尺度变换(清晰化)的比例因子
r：参考输入
e：实际输入与参考输入的偏差
e'：偏差的变化量
u：经过清晰化的控制量
fuzzy控制器主要由四部分组成：
(1)模糊化
这部分的作用是将输入的量进行处理变成模糊控制器要求的输入量。对处理过的输入量进行尺度变换，使其变换到各自的论域范围，然后进行模糊处理，并用相应的模糊集合表示。其中输入量包括外界的参考输入、系统的输出或状态。
(2)知识库
知识库通常由数据库和模糊控制规则库两部分组成。数据库包括各语言变量的隶属度函数，尺度变换因子以及模糊空间的分级数等。规则库包括了用模糊语言变量表示的一系列控制规则。它们反映了实际控制的经验和知识。
(3)模糊推理
模糊推理是fuzzy控制器的核心，模糊推理过程是基于模糊逻辑中的蕴涵关系及推理规则来进行。
(4)清晰化
清晰化的作用是将模糊的控制量经清晰化变换变成表示在论域范围的清晰量，zui后将清晰量经尺度变化成实际的控制量。
二、给水控制回路
给水控制回路可控制汽包水位，也可控制给水流量，通过控制主给水门或副给水门来实现，且都采用典型的双环pid控制，内环控制给水流量，外环控制泡包水位，控制框图如图3所示，因此共有四组pid控制器参数，主给水位和主给水门两组用于主给水门的自动控制；副给水位和副给水门两组用于副给水门的自动控制。另外设有pid校正参数，与pid控制器配合实现各种控制状态的转换及控制策略的调整。
符号说明：
sp_h：汽包水位给定值；
h：汽包水位；
sp_dgs：内环给水流量给定；
dgs：给水流量；
dq：主汽流量；
fb0：给水流量前馈系数；
fbl：稳态时，fbl：dgs—dq；
p11：主调节器；
pi2：副调节器；
gl：给水门特性函数；
g2：汽包特性函数；
三、减温水控制回路
(1)工艺流程图
一、二级过热汽温控制系统各环节工艺流程有如图4：其中：
θ0：减温器前温度。
θ2：减温器后温度。
θ1：过热器后温度。
djws：减温水流量。
(2)控制框图
减温水控制可控制减温器出口汽温，也可控制导前温度，采用双环pid控制，控制框图
符号说明：
sp_θ1：过热器出口温度给定值。
e1：主调节器编差。
θl：过热器出口汽温。
pi1：主调节器。
u1：主调节器控制输出，作为内环给定，
tk1：主调节器控制周期。
g1(s)：主回路传递函数。
sp_θ2：过热器入口温度给定值。
e2：pi2调节器编差。
θ2：过热器入口汽温。
pi2：调节器。
u2：pi2调节器控制输出。
tk2：pi2调节器控制周期，tk2=3—4tk1。
g2(s)：减温器传递函数。
(3)控制方案
减温水控制包括一级冷段甲集汽联箱出口温度、一级冷段乙集汽联箱出口温度和主汽温度等共计三个控制回路，每个回路分别控制一个减温水门(分别为一级减温门甲、一级减温门乙和二级减温门)。都采用双闭环pid控制方案。内环快速调节：外环消除稳态误差，控制过热汽温。
针对升降负荷对主汽温度的影响，引入“负荷变化”对主汽温度的前馈，直接作用于内环调节器出口，前馈系数取为多段值，与外扰的不同类型相对应。该技术的采用，对于调峰机组(锅炉)的过热汽温控制效果会更好。
四、吸风控制回路
(1)控制方案
负压控制的难点在于以下两方面：
(a)稳态时，煤质变化、挡板特性变化以及其它外扰引起的系统不稳定，随着时间的推移，系统的特性函数会产生大的变化(尤其在大修之后)引风控制系统容易产生震荡，造成炉膛负压不稳定。
(b)锅炉漏风系数随时间的推移逐渐加大，造成烟气含氧量增大。若负压不稳定(送风门开度不变)则引起烟气含氧量变化，从而导致送引风控制系统的正反馈作用，系统发散，不稳定。
(c)制粉系统的启停及系统的“倒风”操作，可能造成炉膛负压大扰动，该过程需要快速跟踪调节。
因此，hic—1000分散控制系统中炉膛负压采用pid与fuzzy相结合的控制方式。
符号说明
sp_ps：炉膛负压给定值。
e：主调节器偏差。
ps：炉膛负压。
控制器：根据控制策略选择对应的控制器。
u：主调节器控制输出。
u∑：总控制量输出至引风执行器。
tk：主调节器控制周期，tkl=1～2秒。
g(s):主回路传递函数。
fb：前馈增量。
fbl：排粉机出口压力前馈系数
fb2：送风门开度前馈系数：
△ppfj：排粉机出口压力增量。
△msfm：送风门开度增量。
(3)fuzzy控制参数表：
为节约内存，对fuzzy,表采取对称存贮的方法，即偏差分域正、负对称设置，将负偏差部分的子矩阵与正偏差部分的子矩阵实行转置对称变换，存贮于同一个单元，可将由fuzzy表的数据量减少一半，有利于提高运行速度。对于快速及过阻尼fuzzy控制方案，改变加权因子及fuzzy控制周期即可，两种控制方式共用同一矩阵表。
五、送风控制回路
(1)控制策略
送风控制难点如下：
(a)国产锅炉的漏风系数随时间的推移越来越严重，尤其是中小机组。漏风造成送门开度对烟气氧量的变化量呈严重非线性关系，甚至出现逆关系曲线，时变特性严重。负压变化导致漏风量变化，zui终导致烟气氧量变化。
(b)国产氧化镐不稳定，寿命仅半年，氧量测量误差大，不能真实反映锅炉的燃烧效率。因此靠氧量方法控制送风．不能达到*经济燃烧效果，往往导致送引风控制系统振荡发散，燃烧不够。
(c)机翼测风装置误差大，影响控制的准确性。
综上所述，屏弃“依据氧量控制送风”的传统控制策略，采用“风／煤比β自寻优”控制方案，根据锅炉负荷及燃烧状况，采用模糊推理逻辑在线搜索*送风压力值，通过控制送风压力间接达到控制送风量的目的，实现*经济燃烧。
(2)风／煤比在线自寻优控制方案
*送风压力值计算过程如图8所示
其中定值计算公式：
f(dq)={（psfh－psfl）/（dqh－dql）}(dq—dql)+psfl
式