锅炉是发电、冶金、机械铸造等工业过程的热源和动力源,随着科技的进步、计算机水平的不断提高,现代工业逐渐向着连续化、大型化、复杂化和高度自动化方向发展,对锅炉的控制要求也越来越高。锅炉系统被控过程机理复杂,大惯性、大时滞、时变不确定性等特性越来越突出,并且在噪声、负荷变化等扰动因素的影响下,会造成过程对象参数,乃至模型结构发生变化,使得目前锅炉控制系统中普遍应用的PID单回路控制策略控制效果不佳,难以满足实时控制的要求,不能解决复杂工业过程的控制问题。因此,必须设计合理的锅炉控制方案,研究先进的过程控制规律,智能控制便是其中一种有效的控制策略。首先,本文介绍了典型蒸汽锅炉系统设备的基本组成及工作过程,明确了锅炉系统的控制任务和工艺参数要求。在分析锅炉过程对象特性的基础上,为了满足控制需求,保证锅炉生产的安全运行,遵循一定的设计原则,设计了锅炉系统综合控制方案,包括连续控制方案以及开、停车顺序控制方案。其次,针对锅炉对象的复杂特性,进行控制算法的研究。以模糊控制理论为基础,对常规PID控制技术进行改进,设计了模糊PID控制器,并建立以辐射能信号为中间变量的蒸汽压力串级控制回路仿真模型,在MATLAB/Simulink上完成了仿真实验,仿真结果表明了模糊PID控制算法的优越性。然后,无论是PID控制器还是模糊PID控制器,它们的参数整定都存在人为主观性,整定过程较为盲目繁琐、耗时耗力,往往使得所设计的控制器不能处于最佳的工作状态。因此,本文在介绍粒子群优化算法基本原理的基础上,给出一种非线性递减惯性权重的粒子群优化方法,将智能优化算法和智能PID控制算法相融合,对模糊PID控制器参数进行寻优,使控制器性能达到近似最优。仿真结果表明,基于粒子群算法优化的模糊PID控制器具有更好的控制效果,鲁棒性好,自适应能力强。最后,基于西门子PCS7过程控制系统以及SMPT-1000过程控制实验平台的锅炉系统单元,完成了锅炉控制系统的硬件、软件设计,用CFC、SFC、SCL编辑器实现了锅炉系统的综合控制方案。上位机使用WinCC软件设计了人机交互界面,完成了对锅炉运行工作状况的监控,工业以太网和现场总线技术保证了系统各控制层级数据交互的高速、稳定。实验运行结果表明,该系统控制效果良好,实现了对锅炉生产过程的全自动控制,结构合理,运行稳定,达到了预期的控制要求。