摘 要

现今，球磨机制粉控制系统在以煤作为燃料的火电厂中普遍存在，在火电厂生产中占有主导作用。球磨机制粉控制系统是一个多输入、多输出系统，并且伴随着非线性、强耦合、时变、大延时等因素的干扰。为了提高火电厂的生产安全性和经济性，设计出一个高效、合理、自动控制强的控制系统是十分有必要的。

在本文中，以220MW的火电厂球磨机为研究对象，认真分析了其工作原理，得出了相应的工作特性，并基于此原理和特性，利用模糊-PID控制技术设计出了球磨机制粉控制系统。本系统分为模糊控制设计和解耦控制设计两大部分，以MATLAB作为仿真软件，最后得出合理化的仿真结果。设计出的控制算法，有效地克服了球磨机非线性、时变性等干扰，避免了球磨机胀磨或者空磨现象。

火电厂球磨机模糊-PID控制系统实施性强，在火电厂生产中具有重要的参考价值。

关键字：球磨机制粉控制系统；模糊控制；解耦控制；MATLAB

Abstract

Today, the ball mill control system in the coal as a fuel for the thermal power plant in the prevalence of thermal power plant production plays a leading role. Ball mill pulverizing control system is a multi-input, multi-output system, and accompanied by non-linear, strong coupling, time-varying, large delay and other factors. In order to improve the production safety and economy of thermal power plants, it is necessary to design a control system with high efficiency, reasonable and automatic control.

In this paper, 220MW thermal power plant ball mill as the research object, carefully analyzed its working principle, obtained the corresponding working characteristics, and based on this principle and characteristics, the use of fuzzy-PID control technology designed ball mill control system The The system is divided into two parts: fuzzy control design and decoupling control design. MATLAB is used as simulation software, and finally the rational simulation results are obtained. The design of the control algorithm, effectively overcome the ball mill nonlinear, time variability and other interference, to avoid the ball mill grinding or air mill phenomenon.

The fuzzy-PID control system of the ball mill in the thermal power plant is of great practical value and has important reference value in the production of thermal power plant.

Key words: ball mill milling control system;fuzzy control;decouplingcontrol;MATLAB

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状分析 1

1.3 本文研究内容 3

第2章 球磨机工作特性分析和参数检测 4

2.1 球磨机制粉系统过程 4

2.1.1 球磨机概念 4

2.1.2 球磨机制粉系统 4

2.2 球磨机的工作出力 4

2.3 控制系统调节参数的工作特性和参数检测 5

2.3.1 球磨机入口负压的工作特性和检测 5

2.3.2 球磨机出口温度的工作特性和检测 7

2.3.3 球磨机负荷的工作特性和检测 9

第3章 球磨机制粉控制系统的设计 11

3.1 球磨机制粉控制系统的总体结构设计思路 11

3.2 球磨机制粉控制系统的前馈补偿解耦控制的设计 12

3.2.1 前馈补偿解耦控制的原理 12

3.2.2 前馈补偿解耦控制的设计与仿真 13

3.3 球磨机制粉控制系统的模糊-PID控制的设计 18

3.3.1 模糊控制的概念 18

3.3.2 模糊控制的设计原理 18

3.3.3 各被控变量的模糊控制器的设计 19

3.3.4 模糊-PID复合控制系统的设计 23

第4章 仿真及结果分析 25

4.1 MATLAB仿真软件 25

4.2 球磨机模糊-PID控制系统的仿真 25

第5章 总结与展望 29

参考文献 30

致 谢 31

附录Ⅰ 子设计图 32

附录Ⅱ 总设计图 33

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

球磨机在火电厂中随处可见，经过粗磨再细磨最后得出煤粉。球磨机适应工作环境强，能够进行连续持续的生产，而且产量大，能够满足大部分火电厂的磨煤工作。操作简单，制粉效果好，能够满足大部分的制粉要求。而且密闭性强，这样避免了火电厂中尘土飞扬的现象发生，另外可以进行干法制粉和湿法制粉，十分灵活，广受国内外火电厂的喜爱。然而火电厂球磨机制粉系统也存在许多不足之处：一、能耗大：球磨机在工作生产中耗电量高达总耗电量的20%之多，利用率仅占总能耗的2%，大部分都消耗到其它地方了；二、对厂内工作人员的身体影响大，由于制粉系统的不优越性，使得在制粉过程中发出极大的噪音，这不仅对设备造成损坏，对长期处于这样工作环境中的人员身体造成很大的影响；三、控制困难：由于火电厂球煤机制粉控制系统存在非线性、耦合性和时变性等干扰因素，导致对其控制的要求非常高。为了火电厂员工的安全和生产的经济效益，设计出一套高效的系统迫在眉睫。

火电厂球磨机制粉控制系统有3个输入量和3个输出量，输入量（控制变量）为：煤、热风和再循环风的量；输出量（被控变量）为：球磨机负荷、球磨机球磨机出口温度和球磨机入口负压^[14]。在过去的火电厂控制系统中，大多数都是以三个单回路来进行控制：通过改变送煤机转速也就是给煤量来对球磨机控制系统的负荷进行调节；热风门开度来影响球煤机控制系统的出口温度；最后是入口负压这个被控变量则由再循环风门控制。但是这样的控制方式制粉效果不尽人意，主要是没有考虑到火电厂球煤机制粉系统是一个强耦合、非线性、大延时、时变性的系统。