锅炉作为现代化工业中的不可或缺的动力硬件，成为了许许多多工业生产中的重要动力设备。例如冶炼金属、生产电能、生物制药等过程中需要锅炉把原始的一次能源转化为二次能源。而锅炉所需要的原料也是及其重要的不可能再生的稀缺资源。但我国的锅炉燃烧主要表现为可控性和稳定性低，远远落后于发达国家，因此锅炉的燃烧控制尤为重要，控制得当可以达到节约资源，节省成本，降低安全隐患和保护环境的目的。影响我国锅炉系统的因素是方方面面的，其中影响最大的是被控对象在出现扰动后回复稳定的自动化能力。
在我国主要是以煤为一次能源的火力发电厂，其中煤的成本占整个发电消耗总成本的78%以上。例如台250MW的锅炉，每小时烧掉的煤为120T左右，假如能让燃烧效率提升1%，以一年运行7000小时计算，可以节约煤炭约8400T。可以看出我国火电厂节能潜力十分巨大。
本文的主要研究对象是中压锅炉的燃烧，利用模糊PID控制器优化锅炉燃烧过程控制系统的主要三个子系统：蒸汽压力控制系统、炉膛负压控制系统、燃料与空气比值系统的被控对象的函数。优化程度取决于整定时间和超调量的多少。仿真结果为锅炉燃烧控制系统的simulink仿真。最终预期目标为在加入±1的扰动的情况下，输入值自动快速恢复稳定的状态。
关键词： MATLAB；模糊PID控制；蒸汽压力控制；炉膛负压控制；燃料与空气比值控制
对于一个过程控制来说，当初始值发生改变或者系统受到影响作用后，被控制量应该稳、准、快地趋近或者恢复到初始值。因此控制系统的要求不外三个方面：稳、准和快。
评价系统优不优秀的标准，是根据实际生产要求对控制的不同要求来定的。被控制量的不同，对稳、准、快的要求也不同。一个真实系统一般不会要求三个性能指标都很好，而是会取舍，否则控制系统成本会很高。在一个系统中，这三项性能指标常常相互约束。
1 经典PID控制的介绍
PID调节的动作规律是
(2-1)
式子中是比例系数；
是积分时间常数；
是微分常数；控制器输出是
；控制器输入是
.虽然增大比例系数，有利于加快系统的反应速度，但是过大的
会让系统产生超调，破坏系统的稳定性。
2.1.2 模糊PID控制的介绍
模糊PID调节的框图是：
图2-1 模糊控制PID方框图
模糊PID控制依据一定的模糊逻辑对系统的、
、
进行参数整定，模糊PID控制比起经典PID来优点是可以及时、实时调整
、
、
，偏差E，偏差变化
.
2.2设计方案****
控制方案一：
图2-1 有炉膛负压辅佐的系统框图
优点：被控制对象能独立控制，负荷调节性能好，送风量能控制得当，原料燃烧时不会出现燃烧不充分的现象，同时产生的热量不会被过大的风量互相消耗，造成浪费。
缺点：控制过程较为复杂，具有强耦合性和非线性。炉膛内压力过大灰尘可能会往外喷，又可能会因为炉膛内压力过小造成燃料燃烧不稳定甚至出现灭火现象。
控制方案二：
图 2-2 没有炉膛负压辅佐的系统框图
优点：系统控制简单，当蒸汽压力变化时，燃料和空气量也可以同时变化。
缺点：这个系统被控量的变化没有顺序。如当蒸汽量（负荷）升高时，为了不浪费燃料，燃料应该减少，空气量也应随之减少。但此方案只能做到两个量同时增加。
查阅资料可知，对于锅炉来说，锅炉是稳定整个企业生产的龙头机械硬件，是保障生产生活的重要动能设备，在锅炉燃烧的过程中，蒸汽压力控制在7.84至10.8Mpa、炉膛负压控制范围在3pa至7pa的控制非常重要，这里选择炉膛负压辅佐的方案一
构建完完整整系统的Simulink仿真框图，在仿真框图中，添加负一到正一的扰动影响，为了模拟真正的工业控制情况，模糊控制仿真框图如图4-1所示：
加入模糊PID控制后：
从上到下依次为：输入蒸汽值、扰动值、蒸汽变化值、空气流量变化值、负压变化图和输入的负压值。在添加±1扰动影响之后，蒸汽压力在40s内达到平稳的状态，空气流量在60s内达到平稳的状态，负压在90s内达到平稳的状态说明该系统对蒸汽压力的控制优化得到了不错的效果。
