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开放课题
煤炭地下气化过程多变量系统辨识

发布时间:2013年09月11日 字体大小:【

课题五、煤炭地下气化过程多变量系统辨识

课题编号:U2013091002

课题描述:

煤炭地下气化就是将处于地下的煤直接进行有控制地燃烧,通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体的过程。煤炭地下气化过程控制系统是一个复杂的非线性系统,当前对于煤炭地下气化过程的控制方式依然停留在比较粗犷的阶段,因此研究建立煤炭地下气化过程的实时动态模型进而探索其最优控制方法,具有很强的现实意义,现已经建立了基于PLC和以太网的DCS系统,虽然已经在煤炭地下气化系统中起到了非常重要的作用,也能对某些变量进行PID控制,但通常仅仅对一个变量进行控制,如流量或温度等。

系统辨识,是通过测试或者利用实验数据对系统过程进行建模的方法。本项目的研究成果将为煤炭地下气化系统提供具有坚实科学理论基础的过程控制工业解决方案,并针对线性模型和基于块连接的非线性模型研究不同的辨识方法。

知识结构要求:

1、掌握系统辨识方法的原理及Matlab软件;

2、基本学科涉及:高等数学、线性系统理论、数字控制、一些有关矩阵运算、概率和随机变量的知识等。

研究平台:

1、煤炭地下气化综合实验系统。实验系统占地约260平米,其中实验装置占地约220平米,集中控制室面积约40平米。主要有:煤炭地下气化DCS系统、地下气化模型实验炉体(长4.5m×宽1.2m×深1.67m)、煤气净化系统、废气焚烧系统、数据采集系统、实验控制系统、煤气组分分析系统、污染物测定系统、煤炭热解实验系统、煤气加压输送系统、变压吸附系统、一氧化碳变换系统、甲烷化反应器、脱碳系统、换热及热计量等系统;

2、主要仪器设备:煤及岩层渗透性分析仪、气相色谱仪、热重分析仪、比表面积与孔径测定仪、自动量热仪、水蒸气发生器、热式气体流量计、间歇式高压釜、索氏萃取仪、烘箱、反应器底部循环泵、湿式流量仪表、电加热器、加氢改质实沸点蒸馏装置、红外光谱仪等;

3、大块煤气化反应动力学参数测定实验装置;

4、计算机数值模拟软件。

课题费用:2万元。

课题目标:

1、对煤炭地下气化过程进行多变量系统辨识,寻求最优控制系统数学模型;

2、研究基于模型的多变量系统控制,使煤炭地下气化系统性能保持稳定,并使煤炭气化过程;

3、实验验证模型的有效性,同时给出优化方案;

4、至少发表一篇EI检索的论文;每年至少1篇中文核心;

5、最终完成1份课题研究报告,每季度提交1份研究进度报告。

研究时间:

2013年9月~2015年7月

指导老师:黎冠  >>

课题负责人:葛增晔  >>

课题组成员: 徐 行 ; 黎邦腾 ;         

 

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