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摘 要：随着社会工業化的迅速发展，我国现代化工艺生产程序与过程越来越复杂，在热工行业系统中，不断涌现出高维数特性、参数时变与强非线性的特点，本文通过多调整PID控制结构的设计来解决回路耦合与模型方法来解决工况非线性的方法，解决电厂热工控制过程中的一些问题，致力于为现代电厂热工技术进步。
关键词：电厂热工；控制方法；智能PID控制
在这个经济与技术高速发展的时代，各行各业都在为了提高经济效益与效率，减少设备故障，减轻员工劳动强度，加强员工工作技术提升上，不断追求技术创新与先进。与此同时，电力系统的操作越来越复杂，程序越来越多，电厂热工的自动化技术水平也是水涨船高。作为一个电厂热工专业研究者，本人在以往前辈们的研究基础上，更加深入研究电厂热工过程中的控制技术的基本原理与应用效果，希望能有所研究并对大家提供帮助或有所启发。
一、先进控制策略的研究现状
（一）关于神经网络控制方法。人工神经网络与真正人的神经网络一样复杂，能够极其有效地解决非线性问题，在这个过程中，人工神经能够随意估计任何非线映射，从而为非线性系统建立模型。自动控制系统中主要有两种受神经网络的影响：第一种是指传统的控制规律和现代的神经网络相结合的方式；另外一种是指通过示教或学习，能够自动归纳出控制规律，这种情况下神经网络被当做是控制器。
目前来看，神经网络主要包括自适应共振理论、Hopfield网络模型、多层网络反向传播算法以及自组织特征映射理论等。通过很多人的努力研究，在控制角度方面，神经网络开创了一条可靠性高、智能型强且方便携带的控制理论与方法。
（二）关于模糊控制方法。在很长一段时间里，模糊控制这一技术被广泛应用，像互联网中的数据分类与信号处理，计算机视觉与决策支持等，都充分发挥了模糊控制的作用。模糊控制通常用于反馈控制，在遵循一定规则的的基础上，直观地传达信息，方便工程员工接收与理解。此外，它也在监督层发挥作用，常常将常规的PID控制器设定一定的参数，进行一种输入与输出的非线性映射过程，从而做到信息实时反馈。
二、先进控制的主要特点
第一，通常的先进控制主要用来进行解决一些复杂的产品生产操作过程，常规的控制方法经常无法做到精确。
第二，常常对被控对象的要求比较低，所以先进控制可以采取智能性强的控制方法。
第三，必须要在具有合格的比较高的技术水平的控制装置之上才能实施先进控制技术，对计算机的硬件、软件要求比较高。
第四，先进控制技术的使用，要求已有的神经网络控制、专家控制与模糊控制发展比较成熟，具有扎实的技术基础。
三、电厂热工过程控制的类型与特点
（一）关于单元机组负荷过程。单元机组负荷过程具有强烈的时变性与非线性，它存在严重的不确定性耦合变量，不能精准地建立自己需要的数学模型，存在一定的技术缺陷。
（二）关于过热气温过程。电厂锅炉尤其是火电厂锅炉操作比较危险，一般是通过改变减少温水的方法来调控锅内的郑琦的温度，不过，在这个过程中，它的变动幅度比较大，具有一定的惯性与滞后性，其工作状态随时可能发生变化。
（三）锅炉的燃烧系统。在锅炉燃烧这个过程中，其耦合变量最为严重，受其干扰的原因也有很多，所以，通常不能准确地测量锅炉内的燃烧率及其温度变化过程。为解决这个问题，一般采用的方法是将锅炉燃烧分为热负荷调节、炉膛负压调节系统以及氧量校正系统等三个子系统，它们之间具有一定联系性，并且相对保持独立，三个子系统中又以热负荷调节为主。
（四）锅炉中的水位系统。在锅炉进行工作的过程中，锅炉内的水位具有极为重要的监控参数意义，汽包锅炉蒸汽负荷与锅炉内的水量保持平衡，就需要锅炉汽包，因为它能够干扰水系统中的各种因素，导致“虚假水位”出现，误导工程员工，使之操作错误或使得生产出的产品不合格。
（五）制粉系统。制粉系统在电厂热工的过程中只是一个辅助作用，但它也是必不可少的，它能够在电厂热工的过程中起非常有效的调节作用。这类系统虽然具有强耦合、纯迟延的特点，还属于变量较多的非线性时变系统，但是对工作过程中的钢球磨中储式制粉系统非常有效，它能有效地将热交换、机械能量的转换之间复杂的流动过程进行调节，使之发生工程工作需要的变量发生改变。
四、可采用的先进控制技术
（一）对模型的预测控制。电厂热工中的预测控制是指先对未来行为可能发生的情况进行预测，使之对过程控制更加完善。在预测之前，工程人员可能并不清楚具体的参数或者数据，只是在经验的基础之上，加上已知条件，为克服系统存在的不确定性，从而通常采取滚动优化策略，使控制结果误差降到最低。滚动式优化是模型预测控制的核心所在，不同于其他的控制方法，它是属于建立在优化和模型当中的一种控制方法，模型预测控制有几个比较典型的特点，一是为了更加方便地建立模型，使得它建立的模型精确度不高；二是具有可调的鲁棒性，能很好地控制电厂热工工程中的一些变量；三是采用滚动优化策略，将监控分成几次来完成，保持精确均匀的控制；四是通过模型的非最小化描述；五是有效处理控制过程中的多种变量问题，实现多目标多过程控制与优化。
（二）对智能PID控制。智能PID控制是指我们通常说的常规PID控制与智能控制技术结合的产物，而智能控制技术是指神经网络与模糊控制，所以就出现了神经网络自适应PID控制、参数自适应PID控制、参数模糊自矫正PID控制与模糊-PID复合控制等。
神经网络的参数自适应PID控制器主要是指单神经元模型构造PID控制器，它的神经元有三个数据方面的输入，分别是误差、误差变化率与误差累计，神经元的这三个数据又一一对应PID控制器的比例、微分与积分，在神经网络的参数自适应PID控制系统下，也可以由神经网络来辨识系统对象，从而建立数学模型。
参数模糊自校正PID控制器设计的核心是建立合适的模糊规则。目前看来，通过大量仿真试验的操作、总结操作人员的工作经验与分析系统的各环节响应等方法，是建立模糊规则的主要手段。因为PID控制器需要多个参数参与校正工作，所以也有比较多的模糊校正准则，由于控制过程的计算工作量很大，并且需要将获得那些规则要对PID控制器参数与系统性能之间进行分析与评判，同时配备有大量的仿真实验来证实，设计者或人工的手段是很难做到的，但是，采用智能PID控制就能够有效降低人工成本，节约时间与操作流程，真正意义上提高工作效率。
五、结语
电厂热工是一项可控制性不是很好的操作工作，它的非线性、强耦合性以及不确定性特征为电厂热工的操作带来很大的不便，但是，采取各种有效措施，充分利用先进技术全方面控制电厂热工过程中可能会出现的问题，提高工作效率，减轻工作失误，对不可控因素进行必要防护，从而获得最大价值的收获。
参考文献：
[1] 陈立军，周正兴，赵丽丽等.先进控制策略在火电厂热工控制中的应用[J].东北电力大学学报，2009，29（1）.
[2] 罗运辉.非线性多变量热工过程多模型控制及其应用研究[D].山东大学，2011.
[3] 元北石.预测控制技术在电厂热工过程中的应用分析[J].机电信息，2013，（24）.
关键词：电厂热工；控制方法；智能PID控制
在这个经济与技术高速发展的时代，各行各业都在为了提高经济效益与效率，减少设备故障，减轻员工劳动强度，加强员工工作技术提升上，不断追求技术创新与先进。与此同时，电力系统的操作越来越复杂，程序越来越多，电厂热工的自动化技术水平也是水涨船高。作为一个电厂热工专业研究者，本人在以往前辈们的研究基础上，更加深入研究电厂热工过程中的控制技术的基本原理与应用效果，希望能有所研究并对大家提供帮助或有所启发。
一、先进控制策略的研究现状
（一）关于神经网络控制方法。人工神经网络与真正人的神经网络一样复杂，能够极其有效地解决非线性问题，在这个过程中，人工神经能够随意估计任何非线映射，从而为非线性系统建立模型。自动控制系统中主要有两种受神经网络的影响：第一种是指传统的控制规律和现代的神经网络相结合的方式；另外一种是指通过示教或学习，能够自动归纳出控制规律，这种情况下神经网络被当做是控制器。
目前来看，神经网络主要包括自适应共振理论、Hopfield网络模型、多层网络反向传播算法以及自组织特征映射理论等。通过很多人的努力研究，在控制角度方面，神经网络开创了一条可靠性高、智能型强且方便携带的控制理论与方法。
（二）关于模糊控制方法。在很长一段时间里，模糊控制这一技术被广泛应用，像互联网中的数据分类与信号处理，计算机视觉与决策支持等，都充分发挥了模糊控制的作用。模糊控制通常用于反馈控制，在遵循一定规则的的基础上，直观地传达信息，方便工程员工接收与理解。此外，它也在监督层发挥作用，常常将常规的PID控制器设定一定的参数，进行一种输入与输出的非线性映射过程，从而做到信息实时反馈。
二、先进控制的主要特点
第一，通常的先进控制主要用来进行解决一些复杂的产品生产操作过程，常规的控制方法经常无法做到精确。
第二，常常对被控对象的要求比较低，所以先进控制可以采取智能性强的控制方法。
第三，必须要在具有合格的比较高的技术水平的控制装置之上才能实施先进控制技术，对计算机的硬件、软件要求比较高。
第四，先进控制技术的使用，要求已有的神经网络控制、专家控制与模糊控制发展比较成熟，具有扎实的技术基础。
三、电厂热工过程控制的类型与特点
（一）关于单元机组负荷过程。单元机组负荷过程具有强烈的时变性与非线性，它存在严重的不确定性耦合变量，不能精准地建立自己需要的数学模型，存在一定的技术缺陷。
（二）关于过热气温过程。电厂锅炉尤其是火电厂锅炉操作比较危险，一般是通过改变减少温水的方法来调控锅内的郑琦的温度，不过，在这个过程中，它的变动幅度比较大，具有一定的惯性与滞后性，其工作状态随时可能发生变化。
（三）锅炉的燃烧系统。在锅炉燃烧这个过程中，其耦合变量最为严重，受其干扰的原因也有很多，所以，通常不能准确地测量锅炉内的燃烧率及其温度变化过程。为解决这个问题，一般采用的方法是将锅炉燃烧分为热负荷调节、炉膛负压调节系统以及氧量校正系统等三个子系统，它们之间具有一定联系性，并且相对保持独立，三个子系统中又以热负荷调节为主。
（四）锅炉中的水位系统。在锅炉进行工作的过程中，锅炉内的水位具有极为重要的监控参数意义，汽包锅炉蒸汽负荷与锅炉内的水量保持平衡，就需要锅炉汽包，因为它能够干扰水系统中的各种因素，导致“虚假水位”出现，误导工程员工，使之操作错误或使得生产出的产品不合格。
（五）制粉系统。制粉系统在电厂热工的过程中只是一个辅助作用，但它也是必不可少的，它能够在电厂热工的过程中起非常有效的调节作用。这类系统虽然具有强耦合、纯迟延的特点，还属于变量较多的非线性时变系统，但是对工作过程中的钢球磨中储式制粉系统非常有效，它能有效地将热交换、机械能量的转换之间复杂的流动过程进行调节，使之发生工程工作需要的变量发生改变。
四、可采用的先进控制技术
（一）对模型的预测控制。电厂热工中的预测控制是指先对未来行为可能发生的情况进行预测，使之对过程控制更加完善。在预测之前，工程人员可能并不清楚具体的参数或者数据，只是在经验的基础之上，加上已知条件，为克服系统存在的不确定性，从而通常采取滚动优化策略，使控制结果误差降到最低。滚动式优化是模型预测控制的核心所在，不同于其他的控制方法，它是属于建立在优化和模型当中的一种控制方法，模型预测控制有几个比较典型的特点，一是为了更加方便地建立模型，使得它建立的模型精确度不高；二是具有可调的鲁棒性，能很好地控制电厂热工工程中的一些变量；三是采用滚动优化策略，将监控分成几次来完成，保持精确均匀的控制；四是通过模型的非最小化描述；五是有效处理控制过程中的多种变量问题，实现多目标多过程控制与优化。
（二）对智能PID控制。智能PID控制是指我们通常说的常规PID控制与智能控制技术结合的产物，而智能控制技术是指神经网络与模糊控制，所以就出现了神经网络自适应PID控制、参数自适应PID控制、参数模糊自矫正PID控制与模糊-PID复合控制等。
神经网络的参数自适应PID控制器主要是指单神经元模型构造PID控制器，它的神经元有三个数据方面的输入，分别是误差、误差变化率与误差累计，神经元的这三个数据又一一对应PID控制器的比例、微分与积分，在神经网络的参数自适应PID控制系统下，也可以由神经网络来辨识系统对象，从而建立数学模型。
参数模糊自校正PID控制器设计的核心是建立合适的模糊规则。目前看来，通过大量仿真试验的操作、总结操作人员的工作经验与分析系统的各环节响应等方法，是建立模糊规则的主要手段。因为PID控制器需要多个参数参与校正工作，所以也有比较多的模糊校正准则，由于控制过程的计算工作量很大，并且需要将获得那些规则要对PID控制器参数与系统性能之间进行分析与评判，同时配备有大量的仿真实验来证实，设计者或人工的手段是很难做到的，但是，采用智能PID控制就能够有效降低人工成本，节约时间与操作流程，真正意义上提高工作效率。
五、结语
电厂热工是一项可控制性不是很好的操作工作，它的非线性、强耦合性以及不确定性特征为电厂热工的操作带来很大的不便，但是，采取各种有效措施，充分利用先进技术全方面控制电厂热工过程中可能会出现的问题，提高工作效率，减轻工作失误，对不可控因素进行必要防护，从而获得最大价值的收获。
参考文献：
[1] 陈立军，周正兴，赵丽丽等.先进控制策略在火电厂热工控制中的应用[J].东北电力大学学报，2009，29（1）.
[2] 罗运辉.非线性多变量热工过程多模型控制及其应用研究[D].山东大学，2011.
[3] 元北石.预测控制技术在电厂热工过程中的应用分析[J].机电信息，2013，（24）.