CN206944186U - 用于垃圾焚烧炉排的模糊控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于垃圾焚烧炉排的模糊控制系统，包括：输入模块，用于基于接收的检测量计算得到输入变量；模糊推理模块，连接所述输入模块，用于基于所述输入变量进行模糊推理以得到控制输出量；以及输出模块，连接所述模糊推理模块，用于将所述控制输出量输出至所述焚烧炉排的速度控制器，以控制所述焚烧炉排的运动速度，其中所述检测量包括给料炉排运动速度、炉膛下部温度和炉膛火焰大小，所述控制输出量包括焚烧炉排的控制运动速度。本实用新型的模糊控制系统对焚烧炉排的控制进行优化，能提高焚烧炉排的效率，使垃圾燃烧更加充分、灰渣下落更加及时。

Description

用于垃圾焚烧炉排的模糊控制系统

技术领域

本实用新型涉及工业废物处理领域，具体而言涉及用于垃圾焚烧炉排的模糊控制系统。

背景技术

马丁焚烧炉是一种垃圾焚烧炉。马丁焚烧炉中，垃圾通过给料系统进行到焚烧炉排上，焚烧炉排为垃圾的焚烧设备，起着支撑和输送垃圾床层，使燃尽的垃圾物(炉渣)通过排渣口排出，以及将一次风从炉排片的下部送入并通过炉排片的空隙和其上的垃圾层进入到炉体，对垃圾进行干燥和燃烧的作用。垃圾在焚烧炉排上燃烧，其主要功能是输送燃烧的垃圾、垃圾均匀布料、分布一次助燃风，焚烧炉排通过运动对料层进行搅拌，这影响了燃烧的速度，从而影响锅炉输出负荷。每列炉排由两个炉排驱动装置组成，每个驱动装置由一个液压缸驱动，通过液压泵将液压油供至每个驱动装置的液压缸，每个炉排驱动按一定速度完成一个运动周期。

焚烧炉排的动作直接关系到垃圾的干燥、燃烧、燃尽的整个过程，在垃圾焚烧过程中起着非常重要的作用，因此，有必要提出一种用于马丁焚烧炉排的模糊控制系统，对焚烧炉排进行控制，以提高焚烧炉排的效率。

实用新型内容

在实用新型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。本实用新型的实用新型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。

为了克服目前存在的问题，本实用新型一方面提供一种用于垃圾焚烧炉排的模糊控制系统，包括：

输入模块，用于基于接收的检测量计算得到输入变量；

模糊推理模块，连接所述输入模块，用于基于所述输入变量进行模糊推理以得到控制输出量；以及

输出模块，连接所述模糊推理模块，用于将所述控制输出量输出至所述焚烧炉排的速度控制器，以控制所述焚烧炉排的运动速度，

其中所述检测量包括给料炉排运动速度、炉膛下部温度和炉膛火焰大小，所述控制输出量包括焚烧炉排的控制运动速度。

在本实用新型的一个实施例中，其中所述输入变量包括给料炉排运动速度偏差、炉膛下部温度偏差、炉膛下部温度偏差变化率、炉膛火焰大小偏差以及炉膛火焰大小偏差变化率。

进一步地，其中所述输入模块包括接收模块和计算模块，其中，

所述接收模块用于接收所述检测量；以及

所述计算模块用于计算所述检测量与预设值之间的偏差以及所述偏差的变化率，以得到所述输入变量。

进一步地，所述模糊推理模块包括模糊化模块、推理模块以及反模糊化模块，其中，

所述模糊化模块用于接收所述输入变量，并将所述输入变量模糊化为模糊输入量；

所述推理模块用于基于所述模糊输入量进行模糊运算与规则合成以得到模糊输出量；以及

所述反模糊化模块用于将所述模糊输出量解模糊化为所述控制输出量。

在本实用新型的一个实施例中，，所述模糊化模块被配置为将所述输入变量映射变换到离散的输入论域。

在本实用新型的一个实施例中，所述推理模块被配置为将所述输入变量按照下式进行量化：

其中，x表示所述输入变量，Y表示量化后的输入变量，a表示所述输入变量的下限，b表示所述输入变量的上限，n表示量化等级。

在本实用新型的一个实施例中，所述反模糊化模块被配置为按照下式进行所述反模糊化：

其中，x表示所述模糊输出量，Y表示所述控制输出量，a表示所述模糊输出量的下限，b表示所述模糊输出量的上限，n表示量化等级。

在本实用新型的一个实施例中，所述垃圾焚烧炉为马丁焚烧炉。

本实用新型的用于垃圾焚烧炉排的模糊控制系统对焚烧炉排的控制进行优化，解决了原有的控制系统自动化程度低的问题，能提高焚烧炉排的效率，使垃圾燃烧更加充分、灰渣下落更加及时。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理和装置。

附图中：

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的用于垃圾焚烧炉排的模糊控制系统。

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实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型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，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构以及步骤，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

针对现有的问题，本实用新型提供了一种用于垃圾焚烧炉排的模糊控制系统，包括：输入模块，用于基于接收的检测量计算得到输入变量；模糊推理模块，连接所述输入模块，用于基于所述输入变量进行模糊推理以得到控制输出量；以及输出模块，连接所述模糊推理模块，用于将所述控制输出量输出至所述焚烧炉排的速度控制器，以控制所述焚烧炉排的运动速度，其中所述检测量包括给料炉排运动速度、炉膛下部温度和炉膛火焰大小，所述控制输出量包括焚烧炉排的控制运动速度。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的用于垃圾焚烧炉排的模糊控制系统。如图1所示，用于垃圾焚烧炉排的模糊控制系统10包括输入模块100、模糊推理模块200和输出模块300。其中，模糊控制系统10可用于垃圾焚烧领域的任何焚烧炉排的控制，例如马丁焚烧炉排。

其中，输入模块100用于基于接收的检测量计算得到输入变量，其包括接收模块120和计算模块140，接收模块120用于接收检测量，计算模块140用于计算所述检测量与预设值之间的偏差以及偏差的变化率，以得到输入变量。

其中，示例性地，接收模块120所接收的检测量可包括给料炉排运动速度、炉膛下部温度和炉膛火焰大小。上述检测量可由相应传感器感测得到，例如，给料炉排运动速度可由设置在其上的速度传感器感测得到；炉膛下部温度可由设置在炉膛下部的温度传感器(例如，红外线传感器等)感测得到，示例性地，可采用炉膛下部若干个(例如，2～3个)监测点处的平均温度作为炉膛下部温度；炉膛火焰大小可由设置在炉膛外部的采集装置(例如，摄像头)感测得到。

计算模块140在计算检测量与预设值之间的偏差以及该偏差的变化率时，以炉膛下部平均温度为例，可以将所检测到的炉膛下部温度的实际值(也称为过程值)与其对应的温度预设值相比较得到偏差值，并且将这次的偏差值减去上次的偏差值得到偏差的变化率。模糊控制系统10可以以偏差和偏差变化率这两者作为输入变量。因此，计算得到的输入变量可以包括以下五个变量：给料炉排运动速度偏差FEEDSPEEDE、炉膛下部温度偏差TEMPE、炉膛下部温度偏差变化率TEMPDE、炉膛火焰大小偏差FIRESIGE以及炉膛火焰大小偏差变化率FIRESIGDE。

模糊推理模块200连接输入模块100，用于接收上述五个输入变量，并进行模糊推理以得到控制输出量，其包括模糊化模块220、推理模块240以及反模糊化模块260。示例性地，模糊推理模块200可以采用多种处理方法，例如矩阵算法(即计算多维矩阵)、Matlab算法等。

下面结合具体实施例详细介绍模糊推理模块的各个模块。

在本实用新型的一个实施例中，模糊化模块220可以将输入变量映射变换到离散的输入论域上，以得到模糊输入量。示例性地，上述映射变换可按照下面的公式进行：

其中，在式(1)中，x表示输入变量，Y表示模糊输入量，a表示输入变量的下限，b表示输入变量的上限，n表示量化等级。

推理模块240用于基于所述模糊输入量进行模糊推理以得到模糊输出量。在本实用新型的一个实施例中，模糊推理过程可以按照以下步骤实施：根据模糊语言值的隶属函数以及模糊策略库，可以得到模糊关系；基于模糊输入量和模糊关系，可以得到模糊输出量。

在一个示例中，对于输入变量论域设置为6，变量语言值的模糊子集可以为[NB，NS，O，PS，PB]。在一个示例中，对于输出变量，为了防止系统震荡，输出变量论域设置为6，变量语言值的模糊子集可以为[NB，NM，NS，O，PS，PM，PB]。对于输入\输出变量的隶属函数均可采用较为简单的三角形函数。其中NB表示负大，NM表示负中，NS表示负小，O表示零，PS表示正小，PM表示正中，PB表示正大。

根据本实用新型的一个实施例，模糊策略库的设计可以为如下：

如果偏差为正大并且偏差变化率为正大，则输出为负大；

如果偏差为正大并且偏差变化率为正小，则输出为负大；

如果偏差为正大并且偏差变化率为零，则输出为负中；

如果偏差为正大并且偏差变化率为负小，则输出为负中；

如果偏差为正大并且偏差变化率为负大，则输出为负小；

……

反模糊化模块260用于将模糊输出量解模糊化为控制输出量。具体地，在本实用新型的一个实施例中，对模糊输出量的解模糊化可以按照式(2)进行：

其中，在式(2)中，x表示模糊输出量，Y表示控制输出量，a表示模糊输出量的下限，b表示模糊输出量的上限，n表示量化等级。

输出模块300连接模糊推理模块200，用于将控制输出量输出至焚烧炉排的速度控制器，以控制焚烧炉排的运动速度。在本实用新型的一个实施例中，所述控制输出量为焚烧炉排的控制运动速度。该控制运动速度可以大于、小于或等于目前焚烧炉排的实际运动速度。

根据本实用新型的另一个实施例，模糊推理模块200还可以分别对每条规则进行处理，共分为四步：一、计算输入变量的隶属函数；二、计算每条规则的激励强度；三、计算每条规则的输出；四、计算最终的输出。具体处理过程在此不再详述。

下面介绍根据本实用新型的模糊控制系统的整体控制规律如下：

给料炉排速度加快，焚烧炉排运动速度同步加快。

给料炉排速度不变，焚烧炉排运动速度维持不变。

给料炉排速度降低，焚烧炉排运动速度同步降低。

炉膛下部温度实际测量值高于预设值，而且实测值在固定监测周期内还在增加，则降低焚烧炉排运动速度。

炉膛下部温度实际测量值高于预设值，而且实测值在固定监测周期内正在降低接近预设值，则保持焚烧炉排运动速度。

炉膛下部温度实际测量值等于预设值，而且实测值在固定监测周期内还在增加并高于预设值，则少量降低焚烧炉排运动速度。

炉膛下部温度的实际测量值低于预设值，则增大焚烧炉排运动速度。

炉膛火焰大小实际检测值高于预设值，而且实测值在固定监测周期内还在增加，则降低焚烧炉排运动速度。

炉膛火焰大小实际测量值高于预设值，而且实测值在固定监测周期内正在降低接近预设值，则保持焚烧炉排运动速度不变。

炉膛火焰大小实际测量值等于预设值，而且实测值在固定监测周期内还在增加并高于预设值，则少量降低焚烧炉排运动速度。

炉膛火焰大小的实际测量值低于预设值，则增大焚烧炉排运动速度。

本实用新型的用于垃圾焚烧炉排的模糊控制系统对焚烧炉排的控制进行优化，解决了原有的控制系统自动化程度低的问题，能提高焚烧炉排的效率，使垃圾燃烧更加充分、灰渣下落更加及时。

本实用新型的实施例的各个模块可以以硬件(例如，简单电路或芯片)实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本实用新型实施例的自动燃烧模糊控制系统中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本实用新型还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本实用新型的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在存储载体上提供，或者以任何其他形式提供。

本实用新型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，而非意在将本实用新型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，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型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实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (8)

1.一种用于垃圾焚烧炉排的模糊控制系统，其特征在于，包括：

输入模块，用于基于接收的检测量计算得到输入变量；

模糊推理模块，连接所述输入模块，用于基于所述输入变量进行模糊推理以得到控制输出量；以及

输出模块，连接所述模糊推理模块，用于将所述控制输出量输出至所述焚烧炉排的速度控制器，以控制所述焚烧炉排的运动速度，

其中所述检测量包括给料炉排运动速度、炉膛下部温度和炉膛火焰大小，所述控制输出量包括焚烧炉排的控制运动速度。

2.如权利要求1所述的模糊控制系统，其特征在于，其中所述输入变量包括给料炉排运动速度偏差、炉膛下部温度偏差、炉膛下部温度偏差变化率、炉膛火焰大小偏差以及炉膛火焰大小偏差变化率。

3.如权利要求1所述的模糊控制系统，其特征在于，其中所述输入模块包括接收模块和计算模块，其中，

所述接收模块用于接收所述检测量；以及

所述计算模块用于计算所述检测量与预设值之间的偏差以及所述偏差的变化率，以得到所述输入变量。

4.如权利要求1所述的模糊控制系统，其特征在于，所述模糊推理模块包括模糊化模块、推理模块以及反模糊化模块，其中，

所述模糊化模块用于接收所述输入变量，并将所述输入变量模糊化为模糊输入量；

所述推理模块用于基于所述模糊输入量进行模糊运算与规则合成以得到模糊输出量；以及

所述反模糊化模块用于将所述模糊输出量解模糊化为所述控制输出量。

5.如权利要求4所述的模糊控制系统，其特征在于，所述模糊化模块被配置为将所述输入变量映射变换到离散的输入论域。

6.如权利要求4所述的模糊控制系统，其特征在于，所述推理模块被配置为将所述输入变量按照下式进行量化：

<mrow> <mi>Y</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>n</mi> <mo>&amp;times;</mo> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>a</mi> <mo>+</mo> <mi>b</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>&amp;divide;</mo> <mn>2</mn> <mo>&amp;rsqb;</mo> </mrow> <mrow> <mi>b</mi> <mo>-</mo> <mi>a</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中，x表示所述输入变量，Y表示量化后的输入变量，a表示所述输入变量的下限，b表示所述输入变量的上限，n表示量化等级。

7.如权利要求4所述的模糊控制系统，其特征在于，所述反模糊化模块被配置为按照下式进行所述反模糊化：

<mrow> <mi>Y</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>x</mi> <mo>+</mo> <mi>n</mi> </mrow> <mrow> <mn>2</mn> <mo>&amp;times;</mo> <mi>n</mi> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;times;</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>b</mi> <mo>-</mo> <mi>a</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>a</mi> </mrow>

其中，x表示所述模糊输出量，Y表示所述控制输出量，a表示所述模糊输出量的下限，b表示所述模糊输出量的上限，n表示量化等级。

8.如权利要求1所述的模糊控制系统，其特征在于，所述垃圾焚烧炉为马丁焚烧炉。