基于子空間方法的煤氣混合過程動態(tài)建模研究

【摘要】：在工業(yè)過程中,模型在控制系統(tǒng)運行初期一般都能夠較好反映出對象的數(shù)學(xué)特性,并滿足現(xiàn)場中安全穩(wěn)定控制的需求。但是,傳統(tǒng)的離線建模方法存在泛化能力差、模型在線更新困難的問題。因此,需要建立工業(yè)過程在線模型或者在不同工況下對過程模型參數(shù)進(jìn)行修正,以保證模型可以精確反映工業(yè)對象動態(tài)特性。 煤氣混合過程是一種典型復(fù)雜工業(yè)過程。本文充分利用大量工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù),對煤氣混合過程模型失配進(jìn)行分析,在建立標(biāo)稱模型之后,分別預(yù)測未來不同時刻的模型輸出。結(jié)果表明隨著時間的推移和生產(chǎn)工況的變化,模型的擬合程度開始下降,出現(xiàn)模型失配。 針對上述問題,本文提出了子空間動態(tài)建模方法。子空間動態(tài)建模在一次建?；A(chǔ)上,引入模型評估機(jī)制,包括狀態(tài)方程矩陣失配分析和模型輸出誤差分析方法,前者通過構(gòu)建矩陣失配系數(shù)實現(xiàn),后者利用模型預(yù)測輸出和真實值差異反映失配情況。通過對煤氣混合過程模型進(jìn)行失配分析,表明兩種模型評估方法都能有效反映出模型失配情況。最后,提出子空間動態(tài)建模結(jié)構(gòu)。 將所提出的子空間動態(tài)建模方法應(yīng)用在煤氣混合過程中。首先利用蝶閥流量公式和能量守恒定律,建立混合煤氣流量和熱值機(jī)理模型；然后利用子空間方法,建立混合煤氣壓力動態(tài)模型；以模型輸出擬合度作為評價指標(biāo),在擬合度低于設(shè)定值時實現(xiàn)混合煤氣壓力模型的在線更新,得到狀態(tài)空間形式的混合煤氣壓力動態(tài)模型。 仿真結(jié)果表明,本文所提出子空間動態(tài)建模方法可以有效提高模型精度,實現(xiàn)模型的在線更新,驗證本文所提方法的有效性和優(yōu)越性。研究為后續(xù)控制器設(shè)計提供了精確的模型基礎(chǔ),對于一類具有相似特性的工業(yè)過程動態(tài)建模具有重要意義。 【關(guān)鍵詞】：工業(yè)建模 模型失配 模型評估 子空間動態(tài)建模 煤氣混合
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 工業(yè)過程建模研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.2 子空間建模方法研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 本文研究內(nèi)容17-18
• 1.4 論文構(gòu)成18-20
• 2 煤氣混合過程模型失配20-30
• 2.1 模型失配影響因素及后果20-22
• 2.2 煤氣混合過程工藝及特性分析22-24
• 2.2.1 煤氣混合過程工藝22
• 2.2.2 煤氣混合過程特性分析22-24
• 2.3 煤氣混合過程模型失配分析24-29
• 2.4 小結(jié)29-30
• 3 子空間動態(tài)建模方法30-42
• 3.1 子空間動態(tài)建模思想30-31
• 3.2 子空間模型失配評估方法31-37
• 3.2.1 狀態(tài)方程矩陣的失配分析31-35
• 3.2.2 模型輸出誤差分析35-37
• 3.3 子空間動態(tài)建模結(jié)構(gòu)設(shè)計37-41
• 3.4 小結(jié)41-42
• 4 基于子空間動態(tài)建模方法的煤氣混合過程模型42-54
• 4.1 煤氣混合過程模型總體結(jié)構(gòu)設(shè)計42-43
• 4.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理43-44
• 4.3 混合煤氣機(jī)理模型44-47
• 4.4 混合煤氣壓力子空間動態(tài)模型47-53
• 4.5 小結(jié)53-54
• 5 結(jié)論與展望54-56
• 5.1 結(jié)論54-55
• 5.2 展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-62
• 致謝62-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果63

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