工业余热的再利用是推进节能减排的重要途径。其中,低品质余热分布范围广,回收难度大,再利用技术有待突破。对此,课题组提出罗茨余热发电装置对其进行二次利用。然而由于低品质余热较中高品质余热相比,参数的相对波动更大,使装置实际工况难以保持稳定,甚至造成发电功能的切机。因此,亟待开展罗茨余热发电过程测控系统的鲁棒性研究,提升装置运行的稳定性。这对低品质余热回收利用率的提高具有重要意义。论文研究过程如下所述:1.罗茨余热发电过程控制方法的研究。本文以正服务于某工厂的罗茨余热发电装置为研究对象,结合装置机械结构与工艺,对其动态特性进行研究,确定装置工况波动的根源在于控制器的设计未能考虑周全外界干扰与系统未建模动态。因此引入鲁棒控制理论,并基于控制器作用效果与工厂应用中算法的可实现性这两方面因素的权衡,提出利用鲁棒控制与内模控制相结合的控制方法,提升装置工况的鲁棒性。2.对包含不确定性的罗茨余热发电过程模型的研究。罗茨余热发电系统属于不确定系统,其内部存在模型与参数摄动,本文结合不确定系统分析理论对其进行建模研究,在采用机理分析与参数辨识结合的方法构建系统的标称模型之后,选取乘性摄动函数对系统不确定性进行描述,并基于对不确定性系统波德图的研究确定了罗茨余热发电过程的不确定性模型。3.罗茨余热发电过程鲁棒控制器的设计与仿真研究。借鉴鲁棒控制理论,结合鲁棒性指标,提出对内模控制器参数进行鲁棒性优化的有效方法。将优化后的鲁棒内模控制器应用于罗茨余热发电控制系统中,并对其进行仿真验证,评估了控制器的鲁棒稳定性与鲁棒性能。结果证明鲁棒内模控制器较PID控制器具有更强的抗干扰能力,模型失配时依然具有较好的鲁棒稳定性与动态性能。4.实施鲁棒内模控制器在罗茨余热发电过程中作用效果的验证实验。为验证研究成果,搭建试验装置,完成试验平台测控系统的设计,并将本文设计的鲁棒内模控制器应用于其中。在平台功能测试无误的前提下,进行外界扰动与工况调节实验,实验中,系统波动率在4.28%内,并且动态调节速度远远快于PID控制器。通过以上实验与分析,本文所设计的鲁棒内模控制器有效提升了系统鲁棒性,不仅表现在有效改善了系统的抗干扰能力,而且在设定值发生变化时能更快地对输出进行调节,使罗茨余热发电过程的工况稳定性加强。这对罗茨余热回收发电装置在低品质余热回收技术领域的推广具有重大的推进作用。