学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

微型甲醇重整系统的先进控制研究

作　者: 郑剑锋
导　师: 卢建刚
学　校: 浙江大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 微型甲醇自热重整参变模型实验研究平台模型辨识自适应控制滑模变结构控制多变量协调控制系统运行实验
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 28次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在能源问题日益突出的今天,人们正在大力探索可以替代传统能源实现可持续发展的新能源。氢能以其清洁高效的优点受到广泛关注,被认为是可以替代化石能源的未来主要能量来源。但是由于自身特殊的理化性质,氢气的直接应用面临一系列难以解决的问题。于是,利用富含氢元素的理化性质较为稳定的原料制取氢气成为解决这一问题的可行方案。由于重整操作温度适中、转化率高等优势,甲醇被认为是最适合实际应用的氢气制取原料。因此与甲醇重整制氢相关的研究纷纷展开,针对这一过程的集成控制研究就是其中的一个热点。由于甲醇重整过程是典型的参变过程,模型的经常性无规律变化使经典的控制理论和方法难以达到很好的控制效果。因此本研究尝试利用先进的控制理论和方法实现对甲醇重整过程的控制。具体的工作内容如下：1.由于甲醇重整过程涉及到复杂的化学反应,机理分析难以充分考虑到各种情况。针对这一问题,本研究投入大量精力设计搭建了一套具备实际生产能力的微型甲醇重整自动控制研究平台。这套研究平台一方面为本研究提供了大量的真实数据,为辨识甲醇重整过程的数学模型提供了有力保证,另一方面使设计出的控制方法得以实地应用,通过真实的运行效果而不仅仅依靠仿真结果对控制方法进行评估,充分考查控制方法的性能,发现存在的问题。2.基于甲醇重整过程的参变特性,本文设计了一种具有参数自适应能力的控制方法。由于控制量的计算过程不依赖于被控过程的模型参数,这种方法在过程模型发生明显变化的情况下依然能达到比较好的控制效果。针对系统中存在噪声的实际情况,本文对所设计的自适应控制器进行了抗干扰性能的改进,使系统的鲁棒性得到进一步改善。3.本研究中首次将滑模变结构控制思想应用于甲醇重整过程的控制研究。为了克服变结构控制所固有的抖振问题,本文在控制器设计之初做了巧妙的处理,在滑模变结构控制器与被控过程之间加入一平滑环节,组成组合滑模变结构控制器。仿真结果表明组合滑模变结构控制器既保留了变结构控制的不变性,又较好的克服了抖振问题的影响,为甲醇重整这一参变过程的控制提供了一种新的解决思路。4.甲醇重整过程是多输入多输出过程。在关注主要被控量氢气产量的同时还要密切注意重整温度的变化。本文利用带有温度约束的比值控制方法与前面设计的先进控制器结合实现了两个输入量对两个被控量的协调控制。最后,我们将探索的成果投入到实际的甲醇重整系统上进行检验。系统的实际运行结果证实了本文所提出的方法的有效性,同时也发现方法中存在的一些问题和缺陷,为以后的改进提高和深入研究指明了方向。

微型甲醇重整系统的先进控制研究

内容摘要

全文目录

相似论文