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基于T-S模糊模型的循环流化床烟气脱硫系统建模的研究

作　者: 张文婧
导　师: 李鸿儒
学　校: 东北大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 循环流化床烟气脱硫(CFB-FGD) 模糊建模 T-S模型鲁棒竞争聚类算法正交最小二乘法
分类号: X701.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

循环流化床烟气脱硫(CFB-FGD)技术是一项新型半干法烟气脱硫工艺,能在较低的钙硫比情况下接近或达到湿法工艺的脱硫效率,具有脱硫产物易于处理、设备占地面积小、运行可靠、操作维护方便、投资费用低等优点,是最适合我国国情的脱硫技术。CFB-FGD系统是一个复杂系统,建立CFB-FGD的数学模型一直是核心问题之一。本文以国家“十五”重点攻关课题“CFB-FGD设备自动控制技术的研究与开发”为基础,为了更好地实现各回路的实际控制,对CFB-FGD系统进行了建模研究。首先系统地介绍烟气脱硫技术的发展概况,然后分析循环流化床烟气脱硫技术的机理及工艺过程。在此基础上,根据CFB-FGD操作过程的主要控制参数,深入研究了系统的三个主要控制回路：烟气出口温度控制回路、二氧化硫排放浓度控制回路和脱硫塔压差控制回路。进而,对各控制回路建立了T-S模糊模型,建立了喷水量与烟气出口温度、脱硫剂给料量和循环灰给料量与二氧化硫排放浓度,以及循环灰给料量与脱硫塔压差之间的T-S模糊模型。采用鲁棒竞争算法对所建立的T-S模型进行辨识,并采用正交最小二乘法对所得到的模糊规则进行简化。鲁棒竞争算法的优点在于不需要对系统模糊规则的主要参数进行预先确定,只根据被辨识系统的输入输出测试数据就可以直接辨识出系统的模糊规则及模型参数。正交最小二乘算法可以有效地减少了模糊聚类过程中产生的冗余或不重要的模糊规则,获取包含系统重要特征的模糊规则,由此获得的T-S模糊模型具有较高的建模精度和泛化能力。仿真实验结果验证了CFB-FGD系统各回路模型的动态响应关系,所建模型能够很好地逼近实际系统。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 烟气脱硫技术的现状  11-17
    1.1.1 烟气脱硫技术分类  11-12
    1.1.2 常见半干法烟气脱硫技术简介  12-14
    1.1.3 国内外半干法烟气脱硫技术发展现状  14-17
  1.2 模糊建模  17-19
    1.2.1 模糊建模的提出  17
    1.2.2 模糊模型的基本类型  17-18
    1.2.3 模糊模型辨识  18-19
  1.3 课题背景与本文的主要工作  19-21
    1.3.1 课题背景  19-20
    1.3.2 本文的主要工作  20-21
第2章循环流化床烟气脱硫技术  21-33
  2.1 循环流态化  21-23
    2.1.1 流态化技术  21-22
    2.1.2 循环流态化  22-23
  2.2 CFB-FGD基本原理及系统设备  23-25
    2.2.1 CFB-FGD基本原理  23-25
    2.2.2 CFB-FGD系统设备  25
  2.3 CFB-FGD工艺及系统回路  25-31
    2.3.1 CFB-FGD工艺  26-29
    2.3.2 CFB-FGD系统回路  29-31
  2.4 本章小结  31-33
第3章基于鲁棒竞争聚类算法和OLS辨识算法的T-S模糊建模  33-53
  3.1 T-S模糊模型基础理论  34-35
    3.1.1 T-S模糊模型介绍  34
    3.1.2 T-S模糊模型结构形式  34-35
  3.2 T-S模糊模型的一般辨识算法  35-38
    3.2.1 模糊C均值聚类辨识算法  36-37
    3.2.2 GK聚类辨识算法  37-38
  3.3 基于鲁棒竞争聚类和OLS算法的T-S模型辨识方法  38-49
    3.3.1 定义鲁棒竞争聚类算法目标函数  39-40
    3.3.2 加权函数的选择  40-41
    3.3.3 聚类参数的选择  41-43
    3.3.4 基于鲁棒竞争聚类的T-S模型辨识  43-45
    3.3.5 基于OLS算法的T-S模型简化  45-49
  3.4 仿真研究  49-52
  3.5 本章小结  52-53
第4章 CFB-FGD系统的T-S模糊建模  53-71
  4.1 CFB-FGD系统烟气温度控制回路的T-S模糊建模  54-59
    4.1.1 控制回路分析  54-55
    4.1.2 温度控制回路的T-S模糊建模  55-59
  4.2 CFB-FGD系统SO_2排放浓度控制回路的T-S模糊建模  59-64
    4.2.1 控制回路分析  59-60
    4.2.2 SO_2排放浓度控制回路的T-S模糊建模  60-64
  4.3 CFB-FGD系统脱硫塔压差控制回路的T-S模糊建模  64-69
    4.3.1 控制回路分析  64-65
    4.3.2 脱硫塔压差控制回路的T-S模糊建模  65-69
  4.4 本章小结  69-71
第5章结论与展望  71-73
  5.1 主要结论  71-72
  5.2 前景展望  72-73
参考文献  73-77
致谢  77

基于T-S模糊模型的循环流化床烟气脱硫系统建模的研究

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