CN107168236A - 一种石灰浆喷入量的模糊控制方法、控制器及控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种调整石灰浆喷入量的模糊控制方法、控制器及控制系统，模糊控制方法包括：对输入量进行检测，以得到检测输入量；计算检测输入量与给定值的偏差及偏差变化率，以作为模糊控制的输入变量；基于模糊控制的输入变量得到模糊控制的输出变量，其变化规律为：当偏差以及偏差变化率均为高值时，输出变量为低值；当偏差为高值、偏差变化率为低值时，输出变量为中间值；当偏差为中间值、偏差变化率为高值时，输出变量为低值；当偏差为低值时，输出变量为高值。根据本发明的方法，可以更精确地模拟人脑来处理模糊信息，更人工智能化，能够提高石灰浆的利用率，减少不必要的物料消耗和材料堆积，节约成本。

Description

一种石灰浆喷入量的模糊控制方法、控制器及控制系统
技术领域
本发明涉及垃圾焚烧烟气处理领域，具体而言涉及一种用于烟气处理反应塔中的调整石灰浆喷入量的模糊控制方法、控制器及控制系统。
背景技术
垃圾焚烧炉烟气处理系统中的反应塔包含有一个具有螺旋状的烟气进口通道的反应塔体、一个喷洒石灰浆和自来水的旋转喷雾器、一个带有喷射活性炭功能的烟气出风烟道和一个收集沉下的固体灰渣的底部锥体，以及锥体下方的破碎机和旋转阀等设备。
反应塔的功能是为离开锅炉后的烟气提供初步净化。在反应塔中，烟气中的重金属和有害气体成分(HCl，SO2)，在适当温度下与喷入的石灰浆接触而发生中和反应，降低其在烟气中的含量，反应塔顶部平台设置电磁阀及调节阀门，用来控制喷入的石灰浆和水的量。同时在烟气通过时，有合理的空间为烟气的中和反应提供充分的滞留时间，降低烟气温度来为中和反应提供最适合的温度，反应塔出风烟道将活性炭喷入烟气中来吸附汞和二恶英。含有固体灰渣的烟气进入下游的除尘器中，同时有部分灰渣会在反应塔下部从烟气中分离出来沉落在反应塔锥斗内，然后经过底部的锥体进入灰渣输送和存储系统。可见，反应塔喷入的石灰浆的量是否合理对垃圾焚烧烟气净化处理至关重要。然而，在现有技术中，调整石灰浆流量的控制器工作不稳定，导致石灰浆的投加量过大，造成不必要的物料消耗和材料堆积。
因此，需要一种用于烟气处理反应塔中的调整石灰浆喷入量的模糊控制方法、控制器及控制系统，以解决上述技术问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
针对现有技术的不足，本发明提供一种调整石灰浆喷入量的模糊控制方法，包括：对输入量进行检测，以得到检测输入量；计算所述检测输入量与给定值之间的偏差以及所述偏差的变化率，以作为模糊控制的输入变量；基于所述模糊控制的输入变量进行模糊推理和决策，以得到模糊输出量、并将所述模糊输出量解模糊化为模糊控制的输出变量，其中所述模糊控制的输出变量的变化规律为：当检测输入量与给定值的偏差以及所述偏差的变化率均为高值时，所述输出变量为低值；当检测输入量与给定值的偏差为高值、所述偏差的变化率为低值时，所述输出变量为中间值；当检测输入量与给定值的偏差为中间值、所述偏差的变化率为高值时，所述输出变量为低值；当检测输入量与给定值的偏差为低值时，所述输出变量为高值。
进一步，所述检测输入量包括氯化氢流量或二氧化硫流量。
进一步，所述模糊控制的输入变量包括氯化氢流量的检测输入量与给定值之间的偏差、氯化氢流量偏差的变化率、二氧化硫流量的检测输入量与给定值之间的偏差、二氧化硫流量偏差的变化率。
进一步，所述模糊控制的输出变量包括石灰浆流量。
进一步，本发明还提供一种调整石灰浆喷入量的模糊控制器，包括输入模块，用于接收检测装置发送的检测输入量，并计算所述检测输入量与给定值之间的偏差以及所述偏差的变化率以作为模糊控制的输入变量；处理模块，用于将所述输入变量模糊化为模糊输入量、基于所述模糊输入量进行模糊推理和决策以得到模糊输出量、并将所述模糊输出量解模糊化为模糊控制的输出变量；输出模块，用于将所述模糊控制的输出变量输出至执行机构，由所述执行机构根据所述模糊控制的输出变量对被控对象进行控制，所述处理模块中的所述模糊控制的输出变量的变化规律为：当检测输入量与给定值的偏差以及所述偏差的变化率均为高值时，所述输出变量为低值；当检测输入量与给定值的偏差为高值、所述偏差的变化率为低值时，所述输出变量为中间值；当检测输入量与给定值的偏差为中间值、所述偏差的变化率为高值时，所述输出变量为低值；当检测输入量与给定值的偏差为低值时，所述输出变量为高值。
进一步，所述控制器的检测输入量包括氯化氢流量或二氧化硫流量。
进一步，所述控制器的执行机构包括石灰浆调节阀。
进一步，所述控制器的执行时间为20秒-40秒。
进一步，所述处理模块包括函数单元、规则单元和合成单元。
进一步，本发明还提供一种调整石灰浆喷入量的模糊控制系统，包括上述的模糊控制器。
综上所述，根据本发明的调整石灰浆喷入量的模糊控制方法，可以更精确地模拟人脑来处理模糊信息，更人工智能化，能够提高石灰浆的利用率，减少不必要的物料消耗和材料堆积，节约成本。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1为本发明实施例一的调整石灰浆喷入量的模糊控制方法的示意性流程图；
图2为本发明实施例二的调整石灰浆喷入量的模糊控制器的结构框图；
图3为本发明实施例三的调整石灰浆喷入量的模糊控制系统的结构示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出具体的实施方案，以便阐释本发明如何改进现有技术中存在的问题。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
根据现有的用于烟气处理反应塔中的调整石灰浆喷入量的模糊控制方法、控制器及控制系统，调整石灰浆流量的控制器工作不稳定，导致石灰浆的投加量过大，造成不必要的物料消耗和材料堆积。
实施例一
鉴于上述问题的存在，本发明提供一种调整石灰浆喷入量的模糊控制方法，如图1所示，其包括以下主要步骤：
在步骤S101中，对输入量进行检测，以得到检测输入量；
在步骤S102中，计算所述检测输入量与给定值之间的偏差(E)以及所述偏差的变化率(DE)，以作为模糊控制的输入变量；
在步骤S103中，基于所述模糊控制的输入变量进行模糊推理和决策，以得到模糊输出量、并将所述模糊输出量解模糊化为模糊控制的输出变量，其中所述模糊控制的输出变量的变化规律为：当检测输入量与给定值的偏差(E)以及所述偏差的变化率(DE)均为高值时，所述输出变量为低值；当检测输入量与给定值的偏差(E)为高值、所述偏差的变化率(DE)为低值时，所述输出变量为中间值；当检测输入量与给定值的偏差(E)为中间值、所述偏差的变化率(DE)为高值时，所述输出变量为低值；当检测输入量与给定值的偏差(E)为低值时，所述输出变量为高值。
根据本发明的方法，可以更精确地模拟人脑来处理模糊信息，更人工智能化，能够提高石灰浆的利用率，减少不必要的物料消耗和材料堆积，节约成本。
进一步，所述检测输入量包括氯化氢(HCl)流量或二氧化硫(SO2)流量，所述模糊控制的输出变量包括石灰浆流量。
具体地，所述模糊控制的输入变量包括氯化氢流量的检测输入量与给定值之间的偏差(HClE)、氯化氢流量偏差的变化率(HClDE)、二氧化硫流量的检测输入量与给定值之间的偏差(SO2E)、二氧化硫流量偏差的变化率(SO2DE)。石灰浆流量的变化规律为：当HClE以及HClDE均为高值时，石灰浆流量为低值；当HClE为高值、HClDE为低值时，石灰浆流量为中间值；当HClE为中间值、HClDE为高值时，石灰浆流量为低值；当HClE为低值时，石灰浆流量为高值；当SO2E以及SO2DE均为高值时，石灰浆流量为低值；当SO2E为高值、SO2DE为低值时，石灰浆流量为中间值；当SO2E为中间值、SO2DE为高值时，石灰浆流量为低值；当SO2E为低值时，石灰浆流量为高值。
根据本发明的调整石灰浆喷入量的模糊控制方法，更人工智能化，能够提高石灰浆的利用率，减少不必要的物料消耗和材料堆积，节约成本。
实施例二
本发明还提供一种调整石灰浆喷入量的模糊控制器，如图2所示为所述模糊控制器的结构框图，其包括：
输入模块201，用于接收检测装置发送的检测输入量，并计算所述检测输入量与给定值之间的偏差(E)以及所述偏差的变化率(DE)以作为模糊控制的输入变量；
处理模块202，用于将所述输入变量模糊化为模糊输入量、基于所述模糊输入量进行模糊推理和决策以得到模糊输出量、并将所述模糊输出量解模糊化为模糊控制的输出变量，其中所述模糊控制的输出变量的变化规律为：当检测输入量与给定值的偏差(E)以及所述偏差的变化率(DE)均为高值时，所述输出变量为低值；当检测输入量与给定值的偏差(E)为高值、所述偏差的变化率(DE)为低值时，所述输出变量为中间值；当检测输入量与给定值的偏差(E)为中间值、所述偏差的变化率(DE)为高值时，所述输出变量为低值；当检测输入量与给定值的偏差(E)为低值时，所述输出变量为高值；
输出模块203，用于将所述模糊控制的输出变量输出至执行机构，由所述执行机构根据所述模糊控制的输出变量对被控对象进行控制。
进一步，所述控制器的检测输入量包括氯化氢(HCl)流量或二氧化硫(SO2)流量，所述氯化氢流量不大于10mg/m3，所述二氧化硫流量不大于50mg/m3。所述控制器的被控对象是石灰浆流量，所述控制器的执行机构包括石灰浆调节阀，所述石灰浆调节阀包括电磁阀及调节阀门。根据石灰浆流量的计算值与实际设定值之差，调节石灰浆调节阀，将所需的石灰浆喷入反应塔。所述控制器的执行时间为20秒-40秒，优选30秒。
具体地，所述模糊控制的输入变量包括氯化氢流量的检测输入量与给定值之间的偏差(HClE)、氯化氢流量偏差的变化率(HClDE)、二氧化硫流量的检测输入量与给定值之间的偏差(SO2E)、二氧化硫流量偏差的变化率(SO2DE)。石灰浆流量的变化规律为：当HClE以及HClDE均为高值时，石灰浆流量为低值；当HClE为高值、HClDE为低值时，石灰浆流量为中间值；当HClE为中间值、HClDE为高值时，石灰浆流量为低值；当HClE为低值时，石灰浆流量为高值；当SO2E以及SO2DE均为高值时，石灰浆流量为低值；当SO2E为高值、SO2DE为低值时，石灰浆流量为中间值；当SO2E为中间值、SO2DE为高值时，石灰浆流量为低值；当SO2E为低值时，石灰浆流量为高值。
进一步，所述处理模块包括函数单元、规则单元和合成单元。其中，所述函数单元用于分别确定所述检测输入量和模糊控制的输出变量的模糊语言值和所述模糊语言值的隶属函数，所述隶属函数包括所述检测输入量的模糊语言值对于所述输入论域的隶属函数和所述模糊控制的输出变量的模糊语言值对于所述输出论域的隶属函数。所述规则单元用于根据所述模糊语言值的隶属函数，将模糊规则库中的各模糊条件语句对应的模糊向量做笛卡尔乘积得到分模糊关系矩阵，并将所述各分模糊关系矩阵做并集得到模糊关系矩阵。所述合成单元用于根据模糊推理合成规则，由所述模糊输入量和所述模糊关系矩阵合成得到模糊控制的输出变量。
根据本发明的调整石灰浆喷入量的模糊控制器，更人工智能化，能够提高石灰浆的利用率，减少不必要的物料消耗和材料堆积，节约成本。
实施例三
本发明还提供一种调整石灰浆喷入量的模糊控制系统，如图3所示，其包括：上位机监控电脑、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)和现场仪表、阀门。
所述控制器系统是一个滞后的控制系统，并且是一个多变量、多目标的控制系统。其中，所述上位机监控电脑包括模糊控制器、服务器和以太网接口。进一步，在结构上，所述模糊控制器包括人机界面、数据库、模糊工具和驱动程序，如图3所示。在功能上，所述模糊控制器包括输入模块、处理模块和输出模块，其中，所述输入模块用于接收检测装置发送的检测输入量，并计算所述检测输入量与给定值之间的偏差以及所述偏差的变化率以作为模糊控制的输入变量；所述处理模块用于将所述输入变量模糊化为模糊输入量、基于所述模糊输入量进行模糊推理和决策以得到模糊输出量、并将所述模糊输出量解模糊化为模糊控制的输出变量，其中所述模糊控制的输出变量的变化规律为：当检测输入量与给定值的偏差以及所述偏差的变化率均为高值时，所述输出变量为低值；当检测输入量与给定值的偏差为高值、所述偏差的变化率为低值时，所述输出变量为中间值；当检测输入量与给定值的偏差为中间值、所述偏差的变化率为高值时，所述输出变量为低值；当检测输入量与给定值的偏差为低值时，所述输出变量为高值；所述输出模块用于将所述模糊控制的输出变量输出至执行机构，由所述执行机构根据所述模糊控制的输出变量对被控对象进行控制。
根据本发明的调整石灰浆喷入量的模糊控制系统，更人工智能化，能够提高石灰浆的利用率，减少不必要的物料消耗和材料堆积，节约成本。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种调整石灰浆喷入量的模糊控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
对输入量进行检测，以得到检测输入量；
计算所述检测输入量与给定值之间的偏差以及所述偏差的变化率，以作为模糊控制的输入变量；
基于所述模糊控制的输入变量进行模糊推理和决策，以得到模糊输出量、并将所述模糊输出量解模糊化为模糊控制的输出变量，其中所述模糊控制的输出变量的变化规律为：当检测输入量与给定值的偏差以及所述偏差的变化率均为高值时，所述输出变量为低值；当检测输入量与给定值的偏差为高值、所述偏差的变化率为低值时，所述输出变量为中间值；当检测输入量与给定值的偏差为中间值、所述偏差的变化率为高值时，所述输出变量为低值；当检测输入量与给定值的偏差为低值时，所述输出变量为高值。
2.根据权利要求1所述的模糊控制方法，其特征在于，所述检测输入量包括氯化氢流量或二氧化硫流量。
3.根据权利要求2所述的模糊控制方法，其特征在于，所述模糊控制的输入变量包括氯化氢流量的检测输入量与给定值之间的偏差、氯化氢流量偏差的变化率、二氧化硫流量的检测输入量与给定值之间的偏差、二氧化硫流量偏差的变化率。
4.根据权利要求1所述的模糊控制方法，其特征在于，所述模糊控制的输出变量包括石灰浆流量。
5.一种调整石灰浆喷入量的模糊控制器，包括：
输入模块，用于接收检测装置发送的检测输入量，并计算所述检测输入量与给定值之间的偏差以及所述偏差的变化率以作为模糊控制的输入变量；
处理模块，用于将所述输入变量模糊化为模糊输入量、基于所述模糊输入量进行模糊推理和决策以得到模糊输出量、并将所述模糊输出量解模糊化为模糊控制的输出变量；
输出模块，用于将所述模糊控制的输出变量输出至执行机构，由所述执行机构根据所述模糊控制的输出变量对被控对象进行控制，
其特征在于，所述处理模块中的所述模糊控制的输出变量的变化规律为：当检测输入量与给定值的偏差以及所述偏差的变化率均为高值时，所述输出变量为低值；当检测输入量与给定值的偏差为高值、所述偏差的变化率为低值时，所述输出变量为中间值；当检测输入量与给定值的偏差为中间值、所述偏差的变化率为高值时，所述输出变量为低值；当检测输入量与给定值的偏差为低值时，所述输出变量为高值。
6.根据权利要求5所述的模糊控制器，其特征在于，所述控制器的检测输入量包括氯化氢流量或二氧化硫流量。
7.根据权利要求5所述的模糊控制器，其特征在于，所述控制器的执行机构包括石灰浆调节阀。
8.根据权利要求5所述的模糊控制器，其特征在于，所述控制器的执行时间为20秒-40秒。
9.根据权利要求5所述的模糊控制器，其特征在于，所述处理模块包括函数单元、规则单元和合成单元。
10.一种调整石灰浆喷入量的模糊控制系统，包含权利要求5-9之一所述的模糊控制器。
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