应用研究
BP-PID在锅炉供回水压差系统的应用
夏明周小元季通亮
(江西理工大学电气工程与自动化学院江西赣州341000)
与皮
摘要：介绍热水锅炉供四水的特点，为实现高效供曦，热水锅炉供四水压差能限踪外零温度变化，即气候补偿功能。BP-PID控制器结合BP 神经网络和PID控制的优势，经过对其伤真，可知它对时变、竭合和大时滞的对象具有较好的控制效果。某供热锅炉供热厂的供回本应用BP-PID 控制器取得很好效累，
关键调:BP-PID热水锅炉BP神经网络气候补偿
中图分类号:TP 1引言
文献标识码:A
文章编号：1007-9416(2013)03-0136-01
号和阶跃信号作为rin(k)来观察控制系统。仿真效果显示在图2中。仿真结果表示BP-PID控制器的设计能满足快速响应和好的瞬态特
PID控制器在工业中使用很广泛，大约85%的控制系统使用PID 控制器，因为它结构简单和形式固定，且在复杂的系统中有很强鲁棒性。随着控制理论发展，学者们提出了各种先进PID控制，如专家PID 模糊PID,神经网络PID等，在工程的实际应用中取得很好的效果。专家PID控制的缺点是需要专家知识，这些知识有时很难总结。模糊PID 是将操作员的经验作为知识存人计算机中，来调节PID参数，缺点是没有这些知识控制无法进行。BP-PID是神经网络PID控制的一种，它
很结合PID控制和BP神经网络优势，不需要过多经验知识。 2热网系统
热网系统主要有四部分：一是一次热网；二是二次热网，三是换热站，四是用户，锅炉的热水从供热锅炉出来，经过循环水票送人热网供水母管分配到各个换热站，在换热站进行热交换，热网的供水交换热量后流人热网的回水母管，再次进人供热锅炉加热，这是一次热网。热网中换热站是主要的装置，将一次热网的热量传递到二次热网；二次热网的中热水流人用户对用户进行供热。热网系统的
目的是保证用户室内温度稳定合适的值。 3BP-PID控制器的设计
3.1热水锅炉供回水压差的模型
BP-PID控制器应用于控制系统，系统框图如图1所示。热网是个复杂的系统，无法建立实际模型的传递函数，但可以将热网的模型简化。被控对象近似数学模型：
α(n)
G(s)
4s* + 3.15s + 1
式中 a(r) =1.3(10.8e-0ur) 。
3.2BP神经网络PID控制器实现步骤
该控制器控制算法归纳如下"：(1)确定BP网络的结构，即确定输入层节点数M和隐含层节点数Q，并给出各层加权系数的初值和，选定学习速率和惯性系数a，令k=l(2)采样得到rin和yout，计算该时刻误差error-=rin-yout;(3)根据前向BP网络计算各层神经元的输人.输出，BP神经网络输出层的输出即为PID控制器的三个可调参数Kp,Ki 和Kd;(4)计算PID控制器的输出u(k);(5)进行神经网络学习，在线调鉴加权系数和，实现PID控制参数的自适应调整，(6)返回到步骤2。 4仿真效果
本文为证实BP-PID控制器的效果，进行了仿真。选择正弦信
BP-NN
PID
kp/ae
na Plant
图1BP-PID控制系统框图
性，在仿真环境中能达到目的。 5应用BP-PID控制的效果
某锅炉供热厂在其锅炉房内安装2台29MW燃气热水锅炉(锅炉出口压力P=1.49MPa，出水温度t=130°C)，锅炉房内还有主厂房热力系统>5号换热站循环冷却水等相应设备和系统.该锅炉供热厂在其调节循环水泵应用BP-PID控制，并根据气候变化实行气候补偿的跟踪控制。锅炉供热厂运行了一个供暖季节，对所供的用户进行抽样调查，95%用户评价供暖效果非常好，用户的室内湿度都能稳定在18摄氏度，同时与其他同负载锅炉供热厂的费用进行比
较，燃气费用节约大约3%。 6结语
BP-PID控制器利用BP神经网络超强的自学习和非线性逼近特性，使得PID控制器能够在线调整参数，实现自适应控制。通过 BP-PID控制器在锅炉供回水压差系统的应用和仿真，可以得出 BP-PID控制器具有结构简单、稳态精度高.过渡时间短.抗干扰能力强、鲁棒性好、自适应能力强等特点。弥补了常规PID控制参数整定难以及控制效果不理想的不足。将BP-PID控制器应用热水锅炉
供回水压差系统，具有一定推广价值。参考文献
[1]刘金现.先进PID控制及其MATLAB仿真[M].北京：电子工业出版社，2002.
0
6 Ao
so
time(s)正弦信号跟踪曲线
1.5 1
e
0.5
time(s)阶跃信号跟踪曲线
作者简介：夏明(1957.10一),男，江西南昌人,教投级高级工程师，中科院自动化所特聘专家
0.5
time(s)正弦信号时u的变化曲线
0.5 0.4 oc 0.2 1
0.5
time(s)阶跃信号时u的变化曲线图2
周小元(1987.12-),男，湖南衡阳人,江西理工大学研究生，研究方向工业自动化系统工程开发与应用；季通亮(1985-),男，江苏盐城人,江西理工大学研究生,研究方向为工业控制技术。
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