微型甲醇重整系統(tǒng)的先進控制研究.pdf

1、在能源問題日益突出的今天，人們正在大力探索可以替代傳統(tǒng)能源實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新能源。氫能以其清潔高效的優(yōu)點受到廣泛關注，被認為是可以替代化石能源的未來主要能量來源。但是由于自身特殊的理化性質(zhì)，氫氣的直接應用面臨一系列難以解決的問題。于是，利用富含氫元素的理化性質(zhì)較為穩(wěn)定的原料制取氫氣成為解決這一問題的可行方案。由于重整操作溫度適中、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)勢，甲醇被認為是最適合實際應用的氫氣制取原料。因此與甲醇重整制氫相關的研究紛紛展開，針對這一過程

2、的集成控制研究就是其中的一個熱點。
　　 由于甲醇重整過程是典型的參變過程，模型的經(jīng)常性無規(guī)律變化使經(jīng)典的控制理論和方法難以達到很好的控制效果。因此本研究嘗試利用先進的控制理論和方法實現(xiàn)對甲醇重整過程的控制。具體的工作內(nèi)容如下：
　　 1.由于甲醇重整過程涉及到復雜的化學反應，機理分析難以充分考慮到各種情況。針對這一問題，本研究投入大量精力設計搭建了一套具備實際生產(chǎn)能力的微型甲醇重整自動控制研究平臺。這套研究平臺一方面為

3、本研究提供了大量的真實數(shù)據(jù)，為辨識甲醇重整過程的數(shù)學模型提供了有力保證，另一方面使設計出的控制方法得以實地應用，通過真實的運行效果而不僅僅依靠仿真結果對控制方法進行評估，充分考查控制方法的性能，發(fā)現(xiàn)存在的問題。
　　 2.基于甲醇重整過程的參變特性，本文設計了一種具有參數(shù)自適應能力的控制方法。由于控制量的計算過程不依賴于被控過程的模型參數(shù)，這種方法在過程模型發(fā)生明顯變化的情況下依然能達到比較好的控制效果。針對系統(tǒng)中存在噪聲的實際

4、情況，本文對所設計的自適應控制器進行了抗干擾性能的改進，使系統(tǒng)的魯棒性得到進一步改善。
　　 3.本研究中首次將滑模變結構控制思想應用于甲醇重整過程的控制研究。為了克服變結構控制所固有的抖振問題，本文在控制器設計之初做了巧妙的處理，在滑模變結構控制器與被控過程之間加入一平滑環(huán)節(jié)，組成組合滑模變結構控制器。仿真結果表明組合滑模變結構控制器既保留了變結構控制的不變性，又較好的克服了抖振問題的影響，為甲醇重整這一參變過程的控制提供了一