蒸汽温度的调节精度和抗干扰性一直是火电厂热控方面的一大难题。本文通过探讨在汽温调节中应用模糊控制理论与常规pid控制相结合的方式，为解决多分布参数、非线性、大滞后、大惯性和不确定性系统的调节提供一种新的尝试。
一、系统特点及问题分析
广西柳州发电有限公司#2机组为200mw调峰机组，锅炉为wg670/137-3型超高压中间再热锅炉，dcs采用hollysys公司的macs2000系统，过热器汽温采用ⅰ、ⅱ级分段式调节。
蒸汽温度是火电机组安全、、经济运行的主要参数，因此对火电厂汽温控制要求是相当严格的。过高的汽温会使过热器和汽机高压缸热应力变形;过低则会使机组的热效率降低、影响经济运行。由于锅炉过热器管道较长，使汽温惯性和迟延较大。过热器受热方式随布局位置不同而变化。当负荷变化时，过热器不同段的动态特性不同。柳电过热器采用的ⅰ、ⅱ级分段式系统为串级调节方式，在正常工况下能满足系统调节的需要，但由于是调峰机组，负荷变化较频繁且比较大，使过热汽温调节时常越限，易造成调节系统超调，进而影响机组经济运行。
鉴于以上情况，我们重新研究了柳电采用的串级汽温控制方案，认为仅仅依靠pid控制，无论p、i、d参数如何匹配，也很难使蒸汽温度适应各种扰动的变化。我们通过分析、研究大量的成功案例，认为解决系统小的超调量与系统快速性之间的矛盾是关键。为此，我们采用模糊控制的理论与常规pid控制相结合的方式，重新对汽温调节系统进行了设计，形成了混合型模糊pid系统，并成功运用在#2机组中，有效地解决了汽温控制系统的难点问题。
二、混合型模糊pid汽温控制系统
1.控制策略分析
（1）过热器汽温调节系统主要受减温水量（内扰）、蒸汽流量或烟气侧（外扰）的扰动影响。在减温水量扰动下，主蒸汽温度有较大的容量迟延，而减温器出口处蒸汽温度却有明显的导前作用，可*改善系统的大滞后，有效克服减温水侧的扰动。串级控制利用这一特点，将系统分为内、外回路。内回路的任务是迅速消除减温水的自发扰动和及时反映调节效果;外回路的任务是消除一切引起汽温变化的外部扰动，使稳态时汽温等于给定值。但由于减温器出口处蒸汽温度在外扰下的导前作用并不明显，而汽温对象特性具有不确定性，的数学模型难以建立，因此相同的参数不能满足系统在不同工况下的要求，使串级调节在负荷变化情况下汽温控制不理想，从而系统存在抗干扰性差、鲁棒性差等问题。
（2）模糊控制具有人工智能化、不需要掌握对象过程的数学模型、对过程参数的变化具有较高的适应性、可以明显加快系统的响应速度和减小系统调节响应时间等特点，在工业生产中越来越多地得到运用。模糊控制的控制效果取决于模糊规则的制定，但要获得系统足够合适的模糊控制规则，则是一件比较困难的事。
就过热器汽温系统运用模糊控制来说，因其具有非线形、多变量、大滞后、大惯性的特点，对于制定的模糊规则，在某些时刻状态比较适合，但往往随着汽温系统状态参数的变化可能变得不合适。单纯依靠模糊规则来实现汽温控制是一件难事，而且模糊控制存在着稳定性、精度不高的问题。
（3）混合型模糊pid系统是将串级控制与模糊控制的优点有机地组合起来，即在串级控制方案中采用模糊先行作为导前作用，从而建立混合型模糊pid系统。该系统综合了串级控制调节精度高以及模糊控制响应速度快、抗干扰性强、具有良好的鲁棒性等特点，在蒸汽温度系统中能解决系统小的超调量与系统快速性之间的矛盾。其模糊先行信号，是通过专业人员观察温度的偏差值、偏差值的变化率与汽温变化趋势间的变化规律而制定的模糊控制规则得出的。
2.混合型模糊pid系统的原理与设计
（1）系统的结构原理
混合型模糊pid系统在原串级系统的主调节器pi1上并联了一个二维模糊控制器，组成混合型模糊pid控制器。该二维模糊控制器将误差量转换为模糊量，经过模糊控制规则的处理得到模糊输出变量，zui后将模糊变量经过去模糊化处理得到值，送至调节器pil作为前馈信号，以有效消除系统的外扰，可将其视为非线性的pd控制器。由于模糊控制器容易出现极限环振荡和静态偏差，因此将调节器pil与其并联，可以消除极限环振荡及系统的余差。系统原理结构如图1。
在该回路中，通过导前汽温能有效地克服减温水侧的内扰，并应用燃料量、主蒸汽流量前馈信号在稳态时zui大程度地克服外部扰动。混合型模糊pid系统在系统偏差比较大或偏差变化快时，二维模糊控制器由于其快速跟踪性能使系统获得小的超调量，从而提高系统的鲁棒性，使调节系统快速响应外部扰动。在稳定精度调整时，二维模糊控制器不起作用，此时混合型模糊pid控制器演变为pi调节器，并进入深度调整。
（2）模糊控制器的设计
模糊控制具有不依赖于的数学模型、不受系统外部因素影响的特点，具有较好的鲁棒性，可以解决系统小的超调量和响应速度快之间的矛盾，这是常规pid控制器难以做到的。该二维模糊控制器，是经过有经验的专业人员将其在长期工作中累积的经验针对测量的温度值和温度变化进行比较分析、模糊推理而得到的。控制器的性能主要取决于模糊控制表的性能，该表是由控制规则离线计算得到的。模糊控制定义如下:
设偏差e的语言变量为e，其相应模糊子集ai（i=1，2，3，4，5，6，7，8，9，10,11,12,13）的论域为x，划分为13个等级，即x=（-7，-6,-5,-4,-3,-2,-1,0，1，2，3，4，5，6，7）;
设偏差变化率△e的语言变量为ec，其相应模糊子集bj的论域为y，划分为13个等级，即y=（-7，-6,-5,-4,-3,-2，-1,0，1，2，3，4，5，6，7）;
设输出控制量u的语言变量为u，其相应模糊子集ck的论域为z，划分为13个等级，即z=（-7,-6，-5,-4,-3,-2,-1,0，1，2,3,4，5，6，7）;
将专家知识和操作人员的经验进行积累，根据经验控制主汽温的变化率，防止出现较大超调得到:
ife=aiandec=bj，thenu=ck
通过模糊推理的方法，可得出查询表（表1）。
三、应用效果
我们在调试阶段进行了大量的试验，发现由于调峰机组工况变化较大，执行机构容易出现全开、全关现象。因此，在控制回路中加入了积分分离回路，即在出现积分饱和时积分器不起作用。经以上修改后，该方案首先运用于柳电#2机组2a蒸汽温度系统。
在长期投入运行中，正常工况下汽温偏差能维持在±0.5℃范围内;大扰动情况下（机组升降负荷、启停制粉系统）偏差不超过±0.3℃。试验结果证明，其控制品质不仅满足了各种工况的要求，且控制精度得到了提高，解决了汽温控制系统的难点问题。
四、结论
模糊控制器的动态性能较好，而静态性能不够理想。所以，模糊控制器和常规pid调节器并列使用，通过结合两者的优点，从而能得到满意的控制性能。采用混合模糊pi控制器，解决了强化控制作用与动态过程稳定性之间的矛盾。当扰动发生时，因模糊控制作用强，能zui大的抑制动态偏差，使系统过渡过程缩短并保持过程的稳定，提高了调节品质，具有抗大扰动能力;在稳态时，pid控制器的作用能保证系统控制精度。我们采用的控制方案综合了串级控制、前馈控制、模糊控制的优点，是智能控制与常规控制的一种成功结合。
针对不同的工艺过程特点，充分利用dcs所提供的各种控制算法或模块，是提高电厂热控自动化水平的主要方法。如dcs能方便使用微分先行、积分分离、模糊控制等控制算法，我们采用这些新的控制算法、成功地解决了蒸汽温度的控制难题。