子空間預測控制及其在雙流化床煤氣化系統(tǒng)中的研究

【摘要】：我國是以煤炭為主要能源的國家，其主要利用方式為直接燃燒，煤炭利用率低、污染嚴重，已經(jīng)帶來了嚴重的資源與環(huán)境問題。尋求新的煤炭綜合利用方式，發(fā)展高效、環(huán)保的煤炭利用技術(shù)是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要研究方向。雙流化床煤氣化是上世紀末期發(fā)展起來的一種新的煤氣化技術(shù)，實現(xiàn)了煤炭的分級利用，具有操作條件溫和、煤種適應性廣和污染排放低的特點。同時，雙流化床煤氣化系統(tǒng)的工藝特點也使得其控制系統(tǒng)設(shè)計要求更高，難度更大，常規(guī)煤氣化系統(tǒng)控制方案很難達到理想控制效果。本文提出一種新的基于遺忘因子的遞推子空間預測控制算法，并將其應用于雙流化床煤氣化控制系統(tǒng)設(shè)計，主要研究內(nèi)容如下： (1)系統(tǒng)深入分析了雙流化床煤氣化技術(shù)的工藝原理以及工業(yè)過程動態(tài)特性，在其機理和實驗研究基礎(chǔ)上進一步提出了簡化的控制架構(gòu)，確定了以空氣煤比、給煤量為控制輸入，氣化爐床溫、煤氣熱值為控制輸出的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 (2)深入研究了子空間辨識、廣義預測控制的原理及其基本算法，提出了子空間與預測控制融合的新算法。針對雙流化床煤氣化系統(tǒng)多變量、非線性、緊耦合、時變性的控制特點，提出了一種基于遺忘因子的遞推子空間辨識算法，提高了模型的辨識精度，節(jié)約了計算時間。通過仿真驗證了算法有效性并將其與廣義預測控制算法相結(jié)合形成了一種新的遞推子空間預測控制算法。 (3)采用改進的子空間辨識算法，建立了氣化爐溫度以及煤氣熱值的控制模型，完成了其遞推子空間預測控制系統(tǒng)設(shè)計。仿真結(jié)果表明氣化爐床溫、煤氣熱值均滿足控制要求，空氣煤比、給煤量也能夠保持穩(wěn)定，子空間預測控制算法對于雙流化床煤氣化系統(tǒng)是可行的。 【關(guān)鍵詞】：雙流化床煤氣化 子空間辨識 廣義預測控制 子空間預測控制
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TQ546
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景及研究意義10-13
• 1.2 子空間預測控制概述及研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 雙流化床煤氣化工藝原理及特性分析16-26
• 2.1 雙流化床煤氣化技術(shù)原理16-21
• 2.1.1 雙流化床煤氣化基本原理16-18
• 2.1.2 雙流化床煤氣發(fā)生爐工藝簡介18-21
• 2.2 雙流化床煤氣化過程特性分析21-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 子空間預測控制算法26-42
• 3.1 子空間辨識算法26-33
• 3.2 廣義預測控制算法33-37
• 3.3 子空間廣義預測控制算法37-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 遞推子空間預測控制算法42-56
• 4.1 基于遺忘因子的遞推子空間辨識42-51
• 4.1.1 數(shù)據(jù)矩陣構(gòu)造與更新43-47
• 4.1.2 系統(tǒng)狀態(tài)空間矩陣更新47-48
• 4.1.3 算法仿真48-51
• 4.2 基于遺忘因子的遞推子空間預測控制51-55
• 4.3 本章小結(jié)55-56
• 第5章 雙流化床煤氣化控制系統(tǒng)仿真56-66
• 5.1 雙流化床煤氣化控制系統(tǒng)分析56-59
• 5.2 控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理59-61
• 5.3 子空間預測控制系統(tǒng)仿真61-64
• 5.3.1 建立系統(tǒng)數(shù)學模型61-62
• 5.3.2 控制系統(tǒng)仿真62-64
• 5.4 本章小結(jié)64-66
• 結(jié)論66-68
• 參考文獻68-72
• 攻讀碩士學位期間承擔的科研任務與主要成果72-73
• 致謝73-74
• 作者簡介74

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