锅炉作为一种能量转换装置,广泛用于工业生产和居民供热中,而近些年出现的环境问题使燃气锅炉会迅速成为主力而将燃煤锅炉取而代之。它的性能优于燃煤锅炉,而更为关键的是其环保性能非常好,环境问题在近些年已经被提到了国家战略高度,国家正在极力遏制这种以环境为代价换取经济的行为。所以“煤改气”的计划势在必行。本课题正是以国家这个政策为大背景,以燃气锅炉为研究对象,对其进行了深入的研究与设计。首先,本课题深入研究了燃气锅炉的燃烧工艺过程及其控制原理。锅炉的燃烧过程主要是将天然气和空气通过适当的配比完成燃烧,产生热能,通过管道将热量传送到用户或者进行工业生产。在此过程中,控制燃料充分燃烧增加热量是本课题研究的重点。因此选取合适的算法、如何提高空燃比,提高能源利用率将是本课题的关键。其次,在确定了研究重点后,本课题对燃烧控制系统又做了进一步的分析,通过分析研究,确定了燃烧控制系统的控制结构,并搭建了仿真模型,模型以出水温度为被控对象,燃料部分和送风部分共同作用于此,其中,为了使空燃比达到动态最佳,加入烟气含氧量的检测反馈。仿真对比分析了两种算法(ADRC和PID)对系统的指标,最后得出了自抗扰控制技术(ADRC)在动静态特性上都明显优于PID。然后,在仿真研究的基础上,将理论仿真与实践相结合,本课题以ARM9为核心控制其,设计了燃烧控制系统的核心硬件电路图及外围电路。其中包括了最小系统、复位、电源、DI、A/D、D/A、继电器驱动、LCD等电路,并利用Altium Designer 6完成了硬件原理图的绘制以及PCB版的制作。最后,依照硬件部分的设计,进行了软件设计,设计制作了各个模块的软件流程图,并完成程序编写;由于天然气的特殊性,因此在设计系统时,安全可靠成了系统的重中之重,因此在本课题中加入了实时操作系统uC/OS-III,将系统分割成若干任务并确定其优先级,使系统能够有条不紊的运行,与此同时可以及时的处理故障,避免发生危险;为了使观察操作更为简洁,加入了图形用户界面uC/GUI,通过它可以实时的观察燃气锅炉运行的各项指标和状态,还可以通过触摸屏对参数进行设定,大大方便了系统的方便性能。