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甲醇自热重整制氢过程的自适应控制方法技术

技术编号:8800635 阅读:234 留言:0更新日期:2013-06-13 05:24
针对甲醇自热重整制氢过程模型参数的不确定性,本发明专利技术提出的甲醇自热重整制氢过程的自适应控制方法不依赖于被控对象的精确数学模型,在模型失配时依然可以获得良好的控制效果。本发明专利技术采用自适应控制器根据期望氢气产量、实际氢气产量和实际氢气产量变化率来操纵反应原料甲醇水溶液的流量,同时采用具有重整温度约束的变比值控制器来操纵另一反应原料空气的流量。本发明专利技术可以适应甲醇自热重整制氢过程的模型参数不确定性和输入之间的耦合,实现对甲醇自热重整制氢过程的先进控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及甲醇自热重整制氢过程的控制方法,特别涉及。
技术介绍
随着能源危机的加剧,寻求可以替代化石燃料的新能源已经成为一个研究热点。能源问题对国民经济和国家发展有着重大影响,因此我国也将开发新能源作为一个战略。氢气被认为是一种高效的清洁能源。燃料电池技术的快速发展也在推动着氢能的开发。燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的能源转换装置。燃料电池因其具有很高的能量转换效率而受到关注。燃料电池的一个非常合适的燃料就是氢气。但由于氢气分子小、易燃易爆等性质,导致氢气的存储和运输存在困难。甲醇自热重整制氢工艺是直接为燃料电池现场供氢的优选方案之一。甲醇自热重整制氢过程是一个涉及多个化学反应的复杂过程,是一个多输入多输出系统,并且模型参数具有不确定性,输入之间还存在着耦合。另外,燃料电池对输入气体的压力有严格的要求,频繁的大幅波动会引起燃料电池故障和缩短燃料电池的寿命。这些都给控制带来了困难,因此经典控制算法难以取得良好的控制效果。自适应控制因其具有适应变化的能力,成为一种可以应对系统不确定性的有效工具。
技术实现思路
为解决甲醇自热重整制氢过程的控制问题,本专利技术提供一种。甲醇自热重整 制氢过程的自适应控制方法,其特征是采用自适应控制器根据期望氢气产量yd、实际氢气产量I和实际氢气产量变化率χ2来操纵反应原料甲醇水溶液的流量U1,同时采用具有重整温度T约束的变比值控制器来操纵另一反应原料空气的流量U2,具体步骤包括:所述自适应控制器按以下实际氢气产量y和甲醇水溶液的流量U1之间的模型来操纵甲醇水溶液的流量u1:<{太=-O1X1 - a2x2 + B1U1 + B2U1 +d(I).7 = 式中,X1为表征实际氢气产量的状态变量,矣为X1的导数;毛为X2的导数;丰为U1的导数;d为干扰,其绝对值小于等于干扰的上限值dM ;i2为Xl、x2, U1^1与d的线性函数,Bpa2Apb2为所述线性函数的正系数。所述自适应控制器中,定义误差e1、误差e2和误差r为本文档来自技高网...

【技术保护点】
甲醇自热重整制氢过程的自适应控制方法,其特征是采用自适应控制器根据期望氢气产量yd、实际氢气产量y和实际氢气产量变化率x2来操纵反应原料甲醇水溶液的流量u1,同时采用具有重整温度T约束的变比值控制器来操纵另一反应原料空气的流量u2,具体步骤包括:所述自适应控制器按以下实际氢气产量y和甲醇水溶液的流量u1之间的模型来操纵甲醇水溶液的流量u1:x·1=x2x·2=-a1x1-a2x2+b1u1+b2u·1+dy=x1---(1)式中,x1为表征实际氢气产量的状态变量,为x1的导数;为x2的导数;为u1的导数;d为干扰,其绝对值小于等于干扰的上限值dM;为x1、x2、u1、与d的线性函数,a1、a2、b1、b2为所述线性函数的正系数。所述自适应控制器中,定义误差e1、误差e2和误差r为e1=x1-yde2=x2-y·d---(2)r=λe1+e2??(3)式中,λ为大于0的系数。所述自适应控制器中,甲醇水溶液的流量u1的导数为u·1=-k(t)r-[k(t)δ+kvv2]sgn(r)+W^TΦ(Z)---(4)式中,δ、kv为大于0的系数;其中为yd的二阶导数;sgn(r)为符号函数;k(t)为k(t)=σ[1+1ω1|W^TΦ(Z)|2+1ω2|h(x1,x2,u1)|2]---(5)式中,σ、ω1、ω2为大于0的系数;h(x1,x2,u1)≥|?a1x1?a2x2+b1u1|。为神经网络的输出;Φ(Z)为作用函数,其中Z=VTX,V为4×N维的权值矩阵, N为神经元的数目,X=[x1?x2?u1?1]T为神经网络的输入;为N×1维的理想权值向量W的估计值,的更新规则为W^·=-ηΦ(Z)r-γη|r|W^---(6)式中,η、γ为大于0的系数。所述变比值控制器中,空气的流量u2和甲醇水溶液的流量u1的比值为K,即u2=K(n)u1?(7)式中,K(n)为第n个采样周期空气的流量u2和甲醇水溶液的流量u1的比值;K(n)的取值根据重整温度T进行更新,重整温度T偏高时K(n)减小,重整温度T偏低时K(n)增大。FDA00002874774500012.jpg,FDA00002874774500013.jpg,FDA00002874774500014.jpg,FDA00002874774500015.jpg,FDA00002874774500016.jpg,FDA00002874774500018.jpg,FDA000028747745000110.jpg,FDA000028747745000111.jpg,FDA000028747745000113.jpg,FDA00002874774500021.jpg,FDA00002874774500022.jpg...

【技术特征摘要】
1.甲醇自热重整制氢过程的自适应控制方法,其特征是采用自适应控制器根据期望氢气产量yd、实际氢气产量I和实际氢气产量变化率X2来操纵反应原料甲醇水溶液的流量U1,同时采用具有重整温度T约束的变比值控制器来操纵另一反应原料空气的流量u2,具体步骤包括: 所述自适应...

【专利技术属性】
技术研发人员:卢建刚王学飞陈金水施英姿庄宏游杰王新立
申请(专利权)人:浙江大学
类型:发明
国别省市:

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