【摘 要】
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模型预测控制能够处理具有复杂约束的多变量控制问题,易于在工程中实现,当前通过模型预测控制算法可以很好地解决非线性问题。然而分布参数系统广泛存在于各种工业问题中,由于这类问题具有分布参数特性以及无穷维特征,描述系统的偏微分或偏微分-积分方程（组）不能直接作为预测模型。本文针对具有分布参数特性的可控高温预热解装置,提出了一种基于时空分解的分布参数系统模型预测控制算法。首先,分析可控高温预热解装置内部的
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模型预测控制能够处理具有复杂约束的多变量控制问题,易于在工程中实现,当前通过模型预测控制算法可以很好地解决非线性问题。然而分布参数系统广泛存在于各种工业问题中,由于这类问题具有分布参数特性以及无穷维特征,描述系统的偏微分或偏微分-积分方程（组）不能直接作为预测模型。本文针对具有分布参数特性的可控高温预热解装置,提出了一种基于时空分解的分布参数系统模型预测控制算法。首先,分析可控高温预热解装置内部的传热机理,建立描述该装置内部温度场的偏微分方程。通过有限差分法求解温度场分布,设计处理这类对流-扩散问题的预测模型,通过一个数值算例验证了该预测模型的可靠性以及温度场描述的准确性。随后,通过最小二乘方法建立系统的非线性自回归各态经历模型,结合参考轨迹求解预测矩阵,整定选取适当的柔化因子,用于系统温度预测模型的设计。通过现场燃烧工况结果与数值模拟仿真,以数据驱动的方法合理选择可控高温预热解装置系统描述中的非线性算子。整定预测控制器参数设定柔化因子,提高了预测控制器追踪目标轨迹的能力。最后,将Matlab与Fluent建立通讯,把预测控制结果作为输入设置到Fluent中,通过两组对比实验的仿真结果,分析了整个预热解系统的NOx排放含量,间接地实现了通过控制温度对预热解装置中热解产物的预测控制。
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