餐厨垃圾处理自动控制系统设计及算法研究

发布时间：2017-06-15 22:13

  本文关键词：餐厨垃圾处理自动控制系统设计及算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：餐厨垃圾资源化利用不但优化了能源结构,而且减轻了环境压力,对经济和社会的可持续发展具有战略意义和现实意义,在实际生产过程中,保证产品的品质和产量是企业的首要任务。反应釜作为整个生产环节最关键的部分,对其建立模型并分析自身特性是确定有效的控制算法的必要途径。本文首先介绍了连续搅拌反应釜(Continuous Stirred Tank Reactor,CSTR)的结构及其控制过程,在了解其工作原理和控制要求后,对CSTR系统进行机理建模;理论上分析了模型的稳定性,通过simulink仿真验证了中温平衡点的不稳定特性;为进一步分析系统特性,对系统的机理模型进行了无量纲化处理,并通过仿真验证系统存在三个稳定点,不仅表明系统具有非线性特性,同时再次验证了中温稳定点的不稳定性。其次根据CSTR系统的非线性特点以及CSTR系统需要具有较好跟随特性与较快动态响应特性的要求,采用非线性预测控制算法对CSTR控制系统进行研究;为改善系统的动态响应特性,将递归最小二乘法与预测算法相结合,设计了利用优化算法得到最优控制参数的非线性自适应预测控制算法;在Matlab环境下对CSTR系统进行了算法仿真,根据仿真结果分析了控制系统的快速响应特性。最后根据实际工程中的控制要求,完成了控制系统中下位机的软、硬件设计,并且在组态软件中实现了设备远程控制与工艺参数的监控功能。
【关键词】：连续搅拌反应釜 温度控制 非线性预测控制 自适应控制
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X799;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题的背景以及研究意义8-9
• 1.2 反应釜控制技术的现状9-10
• 1.3 连续反应釜控制的难点10
• 1.4 先进控制理论的特点和应用10-12
• 1.5 本文的主要工作及章节安排12-14
• 第2章 系统工艺流程介绍及主反应釜模型分析14-26
• 2.1 工艺流程简介14
• 2.2 连续搅拌釜控制过程及其机理模型分析14-23
• 2.2.1 连续搅拌釜控制过程14-16
• 2.2.2 CSTR机理模型的建立16-20
• 2.2.3 CSTR机理模型的simulink仿真与分析20-23
• 2.3 CSTR模型的无量纲化23-25
• 2.3.1 模型无量纲化23
• 2.3.2 CSTR无量纲化后的仿真23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 CSTR数值NMPC算法26-44
• 3.1 非线性预测控制算法26-29
• 3.1.1 非线性预测控制的基本原理26-27
• 3.1.2 非线性预测控制算法实现27-29
• 3.2 预测模型的建立29-35
• 3.2.1 数值稳态模型29-32
• 3.2.2 线性ARX模型32-34
• 3.2.3 数值稳态-ARX串联模型34-35
• 3.3 NMPC控制器设计35-39
• 3.3.1 滚动优化输出预测35-37
• 3.3.2 在线优化37-39
• 3.4 系统仿真39-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第4章 CSTR系统的自适应NMPC算法44-56
• 4.1 自适应控制的基本原理44-45
• 4.2 预测模型的建立45-47
• 4.2.1 数值稳态-ARX并联模型45-46
• 4.2.2 具有二次平方项的预测模型46-47
• 4.3 自适应NMPC控制器设计47-52
• 4.3.1 自适应算法47-48
• 4.3.2 滚动优化输出预测48-52
• 4.4 系统仿真52-54
• 4.5 本章小结54-56
• 第5章 餐厨垃圾处理过程监控系统设计56-72
• 5.1 下位机设计57-64
• 5.1.1 硬件要求及选择设计57-58
• 5.1.2 控制系统I/O地址分配58-59
• 5.1.3 电气控制原理以及程序设计59-64
• 5.2 监控画面设计64-66
• 5.2.1 组态要求及选择设计64
• 5.2.2 监控画面的设计64-66
• 5.3 力控与MATLAB的OPC通信66-70
• 5.3.1 OPC技术简介67-68
• 5.3.2 OPC和DDE的比较68
• 5.3.3 力控与MATLAB的OPC通信的建立68-70
• 5.4 本章小结70-72
• 第6章 总结与展望72-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文78-80
• 致谢80

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本文编号：453653