CN109028023A

CN109028023A - 一种基于粒子群优化算法的船舶主锅炉水位控制系统

Info

Publication number: CN109028023A
Application number: CN201810745395.6A
Authority: CN
Inventors: 杨祥国; 姜文强
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2018-12-18

Abstract

本发明是一种基于粒子群优化算法的船舶主锅炉水位控制系统，包括船舶主锅炉本体和上位机、PLC控制柜、变频器、燃烧器、汽包水位液位计、给水流量计，上位机通过RS485串行通讯接口与PLC控制柜相连，采用MODBUS通讯协议进行通信和数据交换；PLC控制柜通过数据线与信号采集和信号发生装置相连，PLC控制柜内置主PID调节器以及辅PID调节器，通过PSO算法离线整定主PID参数；变频器通过RS485串行通讯接口与PLC控制柜相连，采用MODBUS通讯协议进行通信和数据交换；燃烧器内置于船舶主锅炉炉膛内；在原有锅炉串级三冲量控制方式的基础上，加入燃油流量信号，构成串级四冲量控制方式。该系统能够降低锅炉负荷变化所引起的“虚假水位”和不同干扰对汽包水位的影响，提高蒸汽质量。

Description

一种基于粒子群优化算法的船舶主锅炉水位控制系统

技术领域

本发明公开了一种船用主锅炉水位控制系统，具体是一种基于粒子群优化算法的船舶主锅炉水位控制系统。

背景技术

船用主锅炉在尺寸相对变化较小的情况下，其对蒸发量的要求越来越大，随着船舶续航力要求的提高，在保证船舶航速的前提下，对主锅炉产生的蒸汽品质的要求越来越高，这就对主锅炉水位控制系统提出了更高的要求。

船舶主锅炉汽包水位的稳定是蒸汽动力装置正常运行的重要指标，水位的变化反映了锅炉蒸汽量与供水量的动态平衡关系，汽包水位的高度决定了锅炉是否能够安全运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于粒子群优化算法的船舶主锅炉水位控制系统，以克服锅炉负荷变化所引起的汽包水位“虚假水位”和各种干扰对水位的影响，提高锅炉的燃烧效率，提升过热蒸汽质量，同时易于系统控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供的基于粒子群优化算法的船舶主锅炉水位控制系统，包括船舶主锅炉本体，以及上位机、PLC控制柜、变频器、燃烧器、汽包水位液位计、过热蒸汽流量计、燃油流量计、给水流量计，其中：上位机通过RS485串行通讯接口与PLC控制柜相连，采用MODBUS通讯协议进行通信和数据交换；PLC控制柜通过数据线与信号采集装置以及信号发生装置相连，该PLC控制柜内置主PID调节器以及辅PID调节器，通过PSO算法离线整定主PID参数；变频器通过RS485串行通讯接口与PLC控制柜相连，采用MODBUS通讯协议进行通信和数据交换；燃烧器内置于船舶主锅炉炉膛内；在原有锅炉串级三冲量控制方式的基础上，加入燃油流量信号，构成串级四冲量控制方式。

所述的串级四冲量控制策略，引入蒸汽流量作为前馈控制信号，当蒸汽负荷突然发生变化时，蒸汽流量信号使给水调节阀一开始就向正确的方向移动，即蒸汽流量增加，给水调节阀开大；引入燃油流量信号作为前馈信号，当蒸汽负荷放生变化时，蒸汽流量信号使燃油调节阀向正确的方向移动，及蒸汽流量增加，燃油阀开大，保证蒸汽流量充足；燃烧条件改变，汽包水位发生变化，检测的当前水位值并计算出与设定水位的差值，使给水流量调节阀位做相应的改变，抵消了由于“虚假水位”引起的反作用，减少汽包水位波动和给水流量的波动。

所述的串级四冲量控制系统，其外环结构引入粒子群优化算法，通过粒子群算法离线优化PID参数，实现主PID参数的自整定，其内环结构采用辅助PID调节器，通过引入主PID调节器的输出值、给水流量扰动、蒸汽流量扰动以及燃油流量扰动，对锅炉汽包水位进行调节。

所述的PSO算法选用ITAE准则中目标函数作为评价系统性能的指标，及误差绝对值乘时间积分准则，其中Q为每个粒子的适应度值，e(t)＝y(t)-r(t)表示系统误差，即要求控制系统的输出响应y(t)尽可能的接近输入响应r(t)，通过计算该目标函数最小值分别确定系统误差、积分和微分的加权K_p，K_i，K_d，以减小系统超调量和改善系统的瞬态响应，提高控制系统的稳定性。

PLC控制柜接收蒸汽压力信号、给水流量信号、汽包水位信号以及燃油流量信号，上位机监控锅炉汽包水位、给水流量、蒸汽流量以及燃油流量，同时能够设定PLC的控制策略，根据设定的控制策略，调节给水泵以及燃油泵动作；汽包水位液位计内置于船舶主锅炉汽包内，用于检测水位信号，并通过压力变送器将水位信号传送到PLC内，通过水位监测值与设定值进行比较，对给水泵与给水阀进行相应动作；过热蒸汽流量计，用于检测蒸汽负载所消耗的蒸汽，通过压力变送器传送至PLC内；燃油流量计用于检测炉膛内燃料的消耗量，通过压力变送器传送至PLC内，根据汽包水位的状态与蒸汽流量的大小，对燃油泵和燃油阀进行相应动作。

上位机实时监控系统状态，同时调整控制策略，控制策略包括：

(1)蒸汽流量：

上位机显示实时蒸汽流量参数，同时可通过上位机调节蒸汽流量调节阀；

(2)给水流量：

上位机显示实时给水流量参数，PLC根据蒸汽压力信号、燃油流量信号以及汽包水位信号对给水泵进行变频与工频的切换控制，在不同工况下，实现多台水泵自动顺序启停，上位机能够观测各台水泵的状态，监控给水流量；

(3)汽包水位：

上位机显示锅炉汽包水位实时高度，并设置水位下限信号以及水位上限信号；

(4)燃油流量：

上位机显示燃油流量参数，PLC根据蒸汽压力信号、燃油流量信号以及汽包水位信号对给燃油泵进行变频与工频的切换控制，上位机能够观测燃油泵的状态，监控给燃油流量。

在离线整定主PID参数过程中，采用以下步骤：

步骤1，程序初始化：

设置迭代次数，种群规模；粒子群的随机初始化，包括粒子位置向量、速度向量、个体极值pbest和全局极值gbest；确定惯性比重、学习因子、适应度函数的加权系数；

步骤2，控制系统仿真，获取性能参数：

采用公式计算得到每个粒子的适应度函数，及误差绝对值乘时间积分准则，Q为每个粒子的适应度值，PID参数优化就是求目标函数Q的极小值，从而确定主PID调节器系统误差、积分和微分的加权K_p，K_i，K_d；

步骤3，评价每个粒子的适应度并更新：

将粒子适应度值与个体极值pbest比较，如果优于，则更新个体极值；并将各个粒子的适应度值与全局极值gbest比较，如果优于，则更新全局极值；

步骤4，更新粒子位置及速度：

采用以下公式计算：

V_i(k+1)＝ωV_i(k)+c₁r₁(pbest_i(k)-X_i(k))+c₂r₂(gbest_i(k)-X_i(k) (1)

X_i(k+1)＝X_i(k)+V_i(k+1) (2)

V_i(k)，X_i(k)分别表示第k次迭代的第i个粒子的速度和位置；ω为惯性权重；c₁，c₂为学习因子，非负常数；r₁，r₂是[0，1]之间的随机数；pdest为个体极值、gbest为全局极值,通过式(1)和式(2)实现对每一个粒子的位置和速度进行更新；

步骤5，检验迭代的次数：

如果当前的迭代次数达到了最大次数，则停止迭代，输出最优解，否则转到步骤2。

所述的燃烧器采用燃油燃烧器，内置于双锅筒纵置式D型船舶主锅炉的炉膛内，由喷油嘴和配风器组成，通过将送入炉膛内的燃油雾化成油雾，配风器将助燃空气合理导入炉膛，使燃料充分燃烧。

所述过热蒸汽流量计采用涡街流量计，该过热蒸汽流量计安置在过热蒸汽输出管道上，用于监测负载所使用的蒸汽流量，并将信号传送到PLC控制柜。

所述汽包水位计采用差压液位计，该汽包水位计通过管道与锅炉汽包相连，用于监测汽包内水位高度，并将信号传送到PLC控制柜。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

1.现有的锅炉汽包水位调节方式一般采用常规的PID调节控制，PID参数根据调试人员的自身经验选取固定值，对于PID参数选择并没有过多分析，控制系统超调量和瞬态响应难以达到理想的控制效果。本发明提出粒子群优化算法实现PID参数的自整定，减少了控制系统的超调量，改善了扰动对控制系统的瞬态响应；

2.现有的锅炉汽包水位调节方式一般采用串级三冲量控制，当炉膛内的燃油流量发生变化，汽包内的水位并没有变化，可能导致燃油的浪费使用或燃油不足。本发明提出的串级四冲量控制，在原有的串级三冲量控制基础上加入燃油流量扰动，当燃油流量变化时，供水泵和给水阀能够动作，实现汽包水位与燃油量的匹配使用，能够降低锅炉负荷变化所引起的“虚假水位”和不同干扰对水位的影响，提高蒸汽质量。

附图说明

图1是本发明船舶主锅炉结构布置图；

图2是本发明PSO算法离线优化PID控制器参数流程图；

图3是本发明串级四冲量水位控制策略的流程示意图；

图4是本发明控制系统状态响应对比图。

图中：1.上位机，2.PLC控制柜，3.变频器，4a.给水泵，4b.燃油泵，4c.燃油泵，5.燃烧器，6.锅炉本体，7.过热器，8.过热器集箱，9.热蒸汽流量计，10.汽包水位计，11.燃油流量计，12.给水流量计，13.燃油流量调节阀，14.给水流量调节阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，不能理解为对本发明保护范围的限定。

本发明提供的基于粒子群优化算法的船舶主锅炉水位控制系统，如图1所示，包括船舶主锅炉6，以及上位机1、PLC控制柜2、变频器3、燃烧器5、汽包水位液位计10、过热蒸汽流量计9、燃油流量计11、给水流量计12，其中：上位机通过RS485串行通讯接口与PLC控制柜相连，采用MODBUS通讯协议进行通信和数据交换；PLC控制柜2内置主PID调节器以及辅PID调节器，通过PSO算法离线整定主PID参数；变频器3通过RS485串行通讯接口与PLC控制柜2相连，采用MODBUS通讯协议进行通信和数据交换；燃烧器5内置于船舶主锅炉炉膛内。本系统在原有锅炉串级三冲量控制方式的基础上，加入燃油流量信号，构成串级四冲量控制方式。

所述的串级四冲量控制方式，引入蒸汽流量作为前馈控制信号，当蒸汽负荷突然发生变化时，蒸汽流量信号使给水调节阀一开始就向正确的方向移动，即蒸汽流量增加，给水调节阀开大；引入燃油流量信号作为前馈信号，当蒸汽负荷放生变化时，蒸汽流量信号使燃油调节阀向正确的方向移动，及蒸汽流量增加，燃油阀开大，保证蒸汽流量充足；燃烧条件改变，汽包水位发生变化，检测的当前水位值并计算出与设定水位的差值，使给水流量调节阀位做相应的改变，抵消了由于“虚假水位”引起的反作用，减少汽包水位波动和给水流量的波动。

所述上位机1用于监测汽包水位高度、负载所消耗的蒸汽流量、输送到汽包内的给水流量、燃油消耗流量以及给水泵的工频运行状态和变频运行状态，变频运行状态中上位机能够显示变频器提供的交流电频率，通过上位机可以手动设定供水泵和燃油泵的启停状态，以及调节汽包水位上下限高度，同时具有高低液位报警功能。

所述的PLC控制柜2用于模拟量和数字量信号的采集以及控制信号的输出，PLC内置主PID调节器以及辅PID调节器，通过PSO算法离线整定主PID参数，PLC根据汽包水位流量计10检测的水位高度、过热蒸汽流量计9检测的过热蒸汽流量、给水流量计12检测的给水流量以及燃油流量计11检测的燃油流量启动燃油泵4b和给水泵4a的启停以及工频或变频运行，所述的PLC控制柜也能控制给水流量调节阀14、燃油流量调节阀13。

所述的变频器3用于接受PLC控制柜的信号，实现给水泵4a、燃油泵4b和燃油泵4c的工频或变频运行。

所述燃烧器5采用燃油燃烧器，内置于双锅筒纵置式D型船舶主锅炉6的炉膛内，由喷油嘴和配风器组成，通过将送入炉膛内的燃油雾化成油雾，配风器将助燃空气合理导入炉膛，使燃料充分燃烧。

所述过热器7采用蒸汽过热器，该过热器通过管道与锅炉本体6相连，将汽包内产生的饱和蒸汽转化为过热蒸汽。

所述过热器集箱8收集过热蒸汽，该过热器集箱8通过过热蒸汽管道与过热器7相连。

所述过热蒸汽流量计9采用涡街流量计，该过热蒸汽流量计9安置在过热蒸汽输出管道上，用于监测负载所使用的蒸汽流量，并将信号传送到PLC控制柜2。

所述汽包水位计10采用差压液位计，该汽包水位计10通过管道与锅炉汽包相连，用于监测汽包内水位高度，并将信号传送到PLC控制柜2。

所述的燃油流量计11采用涡轮流量计，用于采集燃油流量信号，并将信号传送到PLC控制柜2。

所述的给水流量计12采用电磁流量计，用于采集给水流量信号，并将信号传送到PLC控制柜2。

所述的燃油调节阀13和给水流量调节阀14采用流量阀，受控于PLC控制柜2。

本发明控制系统外环采用粒子群优化(PSO)算法实现主PID参数自整定，为减小系统超调量以及改善系统的瞬态响应，PSO算法选用ITAE准则中目标函数作为评价系统性能的指标，及误差绝对值乘时间积分准则，其中Q为每个粒子的适应度值，e(t)＝y(t)-r(t)表示系统误差，即要求控制系统的输出响应y(t)尽可能的接近输入响应r(t)，通过计算该目标函数最小值分别确定系统误差、积分和微分的加权K_p，K_i，K_d，以减小系统超调量和改善系统的瞬态响应，提高控制系统的稳定性。

所述PSO算法离线优化PID控制器参数流程图如图2所示，PSO离线优化PID调节器参数流程如下：

步骤1，程序初始化：

步骤2，控制系统仿真，获取性能参数：

采用公式计算得到每个粒子的适应度函数，及误差绝对值乘时间积分准则，Q为每个粒子的适应度值，PID参数优化就是求目标函数Q的极小值，从而确定主PID调节器系统误差、积分和微分的加权K_p，K_i，K_d。

步骤3，评价每个粒子的适应度并更新：

步骤4，更新粒子位置及速度：

采用以下公式计算：

V_i(k+1)＝ωV_i(k)+c₁r₁(pbest_i(k)-X_i(k))+c₂r₂(gbest_i(k)-X_i(k) (1)

X_i(k+1)＝X_i(k)+V_i(k+1) (2)

V_i(k)，X_i(k)分别表示第k次迭代的第i个粒子的速度和位置；ω为惯性权重；c₁，c₂为学习因子，非负常数；r₁，r₂是[0，1]之间的随机数；pbest为个体极值、gbest为全局极值,通过式(1)和式(2)实现对每一个粒子的位置和速度进行更新。

步骤5，检验迭代的次数：

更具体的，首先对一群随机粒子的进行初始化，通过迭代找到最优解。每次迭代的过程中，粒子跟踪个体极值pbest和全局极值gbest来更新粒子在空间中的飞行速度和位置。在找到这两个最优值后，粒子按照式(1)和式(2)搜索迭代更新自己的速度和位置。

V_i(k+1)＝ωV_i(k)+c₁r₁(pbest_i(k)-X_i(k))+c₂r₂(gbest_i(k)-X_i(k) (1)

X_i(k+1)＝X_i(k)+V_i(k+1) (2)

式(1)中和式(2)中，V_i(k)，X_i(k)分别表示第k次迭代的第i个粒子的速度和位置；ω为惯性权重，其表达式为ω＝ω-k*(ω_max-ω_min)/N，其中k为当前迭代次数，N为最大迭代次数。ω_max、ω_min分别为权重的最大值和最小值，并且ω线性减小，使得PSO算法在开始时探索较大的区域，较快地定位最优解的大致位置。随着ω逐渐减小，粒子速度减慢，开始局部搜索。c₁，c₂为学习因子，非负常数，分别用来调节向全局最优位置以及个体最优位置方向飞行的最大步长，合适的c₁，c₂可以加快收敛速度且不易陷入局部最优，取c₁＝c₂＝1。r₁，r₂是[0，1]之间的随机数，为防止粒子远离搜索空间，粒子的维速度可以限制在[-V_min，V_max]之间，维速度决定了微粒空间的搜索精度，如果V_max太高，粒子可能会飞过最优解，如果V_max太小，微粒可能会陷入局部搜索空间无法进行全局搜索。

式(3)为每个粒子的适应度函数，这里选用ITAE准则，及误差绝对值乘时间积分准则，Q为每个粒子的适应度值，PID参数优化就是求目标函数Q的极小值，从而确定主PID调节器参数。

所述串级四冲量水位控制策略的流程如图3所示，本发明引入蒸汽流量和燃油量扰动信号作为前馈控制信号，其工作过程是：当蒸汽负荷突然发生变化时，蒸汽流量信号使给水调节阀一开始就向正确的方向移动，即蒸汽流量增加，给水调节阀开大；当燃烧条件发生变化时，过热蒸汽流量发生变化，控制系统的前馈控制计算给水调节阀的开度，使给水流量与蒸汽流量匹配。加入给水流量这一控制参数，当由于水位干扰是给水流量变化时，调节器就能迅速消除干扰，如给水流量减少，调节器立即根据给水流量减少的信号，开大给水阀门，使给水流量保持不变。另外，给水流量信号也是调节器动作后的反馈信号，能使调节器提前做出反应，外环结构引入粒子群优化算法，通过粒子群离线优化PID参数，实现主PID参数的自整定，内环结构采用辅助PID调节器，通过引入主PID调节器的输出值、给水流量扰动、蒸汽流量扰动以及燃油流量信号，对锅炉汽包水位的进行调节。四冲量给水控制系统调节器动作快，可以避免调节过度，减少波动和失控，明显削弱了由于“虚假水位”引起的反作用，从而减少了水位和给水流量的波动幅度。

PLC控制柜接收蒸汽压力信号、给水流量信号、汽包水位信号以及燃油流量信号，上位机监控锅炉汽包水位变化、给水流量变化、蒸汽流量变化以及燃油流量变化，同时能够设定PLC的控制策略，根据设定的控制策略，调节给水泵以及燃油泵动作。

船舶主锅炉水位控制系统，其中：PLC控制柜与上位机通过RS485串行通讯接口连接，上位机实时监控系统状态，同时调整控制策略，控制策略包括：(1)蒸汽流量：上位机显示实时蒸汽流量参数，同时可通过上位机调节蒸汽流量调节阀；(2)给水流量：上位机显示实时给水流量参数，PLC根据蒸汽压力信号、燃油流量信号以及汽包水位信号对给水泵进行变频与工频的切换控制，在不同工况下，实现多台水泵自动顺序启停，上位机能够观测各台水泵的状态，监控给水流量；(3)汽包水位：上位机显示锅炉汽包水位实时高度，并设置水位下限信号以及水位上限信号；(4)燃油流量：上位机显示燃油流量参数，PLC根据蒸汽压力信号、燃油流量信号以及汽包水位信号对给燃油泵进行变频与工频的切换控制，上位机能够观测燃油泵的状态，监控给燃油流量。

所述控制系统状态响应对比如图4所示，在零初始状态的情况下，通过对船用主锅炉水位控制系统进行单位阶跃输入的响应，图中上半部分为人工经验整定PID参数的串级三冲量的单位阶跃响应，下半部分为通过粒子群优化算法整定PID参数的串级四冲量的单位阶跃响应，应用粒子群优化算法整定PID参数的串级四冲量控制系统其动态性能指标有所改善，其系统响应上升时间、调节时间、峰值时间有所减少，当蒸汽流量发生变化时，所产生扰动对船用主锅炉水位控制系统的影响不大，与人工经验整定PID参数的串级三冲量控制系统相比，水位的微弱变化反映了锅炉蒸汽量与供水量的动态平衡关系，应用粒子群优化算法整定PID参数的串级四冲量控制系统减少了锅炉负荷变化所引起的“虚假水位”和不同干扰对汽包水位的影响，提高蒸汽质量，稳定了汽包水位的高度，保证锅炉能够安全运行。

Claims

1.一种基于粒子群优化算法的船舶主锅炉水位控制系统，包括船舶主锅炉本体，其特征在于设有上位机、PLC控制柜、变频器、燃烧器、汽包水位液位计、过热蒸汽流量计、燃油流量计、给水流量计，其中：上位机通过RS485串行通讯接口与PLC控制柜相连，采用MODBUS通讯协议进行通信和数据交换；PLC控制柜通过数据线与信号采集装置以及信号发生装置相连，该PLC控制柜内置主PID调节器以及辅PID调节器，通过PSO算法离线整定主PID参数；变频器通过RS485串行通讯接口与PLC控制柜相连，采用MODBUS通讯协议进行通信和数据交换；燃烧器内置于船舶主锅炉炉膛内；在原有锅炉串级三冲量控制方式的基础上，加入燃油流量信号，构成串级四冲量控制方式。

2.根据权利要求1所述的船舶主锅炉水位控制系统，其特征在于所述的串级四冲量控制策略，引入蒸汽流量作为前馈控制信号，当蒸汽负荷突然发生变化时，蒸汽流量信号使给水调节阀一开始就向正确的方向移动，即蒸汽流量增加，给水调节阀开大；引入燃油流量信号作为前馈信号，当蒸汽负荷放生变化时，蒸汽流量信号使燃油调节阀向正确的方向移动，及蒸汽流量增加，燃油阀开大，保证蒸汽流量充足；燃烧条件改变，汽包水位发生变化，检测的当前水位值并计算出与设定水位的差值，使给水流量调节阀位做相应的改变，抵消了由于“虚假水位”引起的反作用，减少汽包水位波动和给水流量的波动。

3.根据权利要求2所述的船舶主锅炉水位控制系统，其特征在于串级四冲量控制系统，其外环结构引入粒子群优化算法，通过粒子群算法离线优化PID参数，实现主PID参数的自整定，其内环结构采用辅助PID调节器，通过引入主PID调节器的输出值、给水流量扰动、蒸汽流量扰动以及燃油流量扰动，对锅炉汽包水位进行调节。

4.根据权利要求3所述的船舶主锅炉水位控制系统，其特征在于PSO算法选用ITAE准则中目标函数作为评价系统性能的指标，及误差绝对值乘时间积分准则，其中Q为每个粒子的适应度值，e(t)＝y(t)-r(t)表示系统误差，即要求控制系统的输出响应y(t)尽可能的接近输入响应r(t)，通过计算该目标函数最小值分别确定系统误差、积分和微分的加权K_p，K_i，K_d，以减小系统超调量和改善系统的瞬态响应，提高控制系统的稳定性。

5.根据权利要求1所述的船舶主锅炉水位控制系统，其特征在于PLC控制柜接收蒸汽压力信号、给水流量信号、汽包水位信号以及燃油流量信号，上位机监控锅炉汽包水位、给水流量、蒸汽流量以及燃油流量，同时能够设定PLC的控制策略，根据设定的控制策略，调节给水泵以及燃油泵动作；汽包水位液位计内置于船舶主锅炉汽包内，用于检测水位信号，并通过压力变送器将水位信号传送到PLC内，通过水位监测值与设定值进行比较，对给水泵与给水阀进行相应动作；过热蒸汽流量计，用于检测蒸汽负载所消耗的蒸汽，通过压力变送器传送至PLC内；燃油流量计用于检测炉膛内燃料的消耗量，通过压力变送器传送至PLC内，根据汽包水位的状态与蒸汽流量的大小，对燃油泵和燃油阀进行相应动作。

6.根据权利要求1所述的船舶主锅炉水位控制系统，其特征在于上位机实时监控系统状态，同时调整控制策略，控制策略包括：

(1)蒸汽流量：

(2)给水流量：

(3)汽包水位：

(4)燃油流量：

7.根据权利要求1所述的船舶主锅炉水位控制系统，其特征是在离线整定主PID参数过程中，采用以下步骤：

步骤1，程序初始化：

步骤2，控制系统仿真，获取性能参数：

步骤3，评价每个粒子的适应度并更新：

步骤4，更新粒子位置及速度：

采用以下公式计算：

V_i(k+1)＝ωV_i(k)+c₁r₁(pbest_i(k)-X_i(k))+c₂r₂(gbest_i(k)-X_i(k) (1)

X_i(k+1)＝X_i(k)+V_i(k+1) (2)

步骤5，检验迭代的次数：

8.根据权利要求1所述的船舶主锅炉水位控制系统，其特征在于燃烧器采用燃油燃烧器，内置于双锅筒纵置式D型船舶主锅炉的炉膛内，由喷油嘴和配风器组成，通过将送入炉膛内的燃油雾化成油雾，配风器将助燃空气合理导入炉膛，使燃料充分燃烧。

9.根据权利要求1所述的船舶主锅炉水位控制系统，其特征在于所述过热蒸汽流量计采用涡街流量计，该过热蒸汽流量计安置在过热蒸汽输出管道上，用于监测负载所使用的蒸汽流量，并将信号传送到PLC控制柜。

10.根据权利要求1所述的船舶主锅炉水位控制系统，其特征在于所述汽包水位计采用差压液位计，该汽包水位计通过管道与锅炉汽包相连，用于监测汽包内水位高度，并将信号传送到PLC控制柜。