[發(fā)明專利]甲醇自熱重整制氫過程的自適應(yīng)控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310066499.1
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103149838A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧建剛;王學飛;陳金水;施英姿;莊宏;游杰;王新立
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02;C01B3/32
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及甲醇自熱重整制氫過程的控制方法，特別涉及甲醇自熱重整制氫過程的自適應(yīng)控制方法。

背景技術(shù)

隨著能源危機的加劇，尋求可以替代化石燃料的新能源已經(jīng)成為一個研究熱點。能源問題對國民經(jīng)濟和國家發(fā)展有著重大影響，因此我國也將開發(fā)新能源作為一個戰(zhàn)略。

氫氣被認為是一種高效的清潔能源。燃料電池技術(shù)的快速發(fā)展也在推動著氫能的開發(fā)。燃料電池是一種將化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的能源轉(zhuǎn)換裝置。燃料電池因其具有很高的能量轉(zhuǎn)換效率而受到關(guān)注。燃料電池的一個非常合適的燃料就是氫氣。但由于氫氣分子小、易燃易爆等性質(zhì)，導致氫氣的存儲和運輸存在困難。甲醇自熱重整制氫工藝是直接為燃料電池現(xiàn)場供氫的優(yōu)選方案之一。

甲醇自熱重整制氫過程是一個涉及多個化學反應(yīng)的復雜過程，是一個多輸入多輸出系統(tǒng)，并且模型參數(shù)具有不確定性，輸入之間還存在著耦合。另外，燃料電池對輸入氣體的壓力有嚴格的要求，頻繁的大幅波動會引起燃料電池故障和縮短燃料電池的壽命。這些都給控制帶來了困難，因此經(jīng)典控制算法難以取得良好的控制效果。自適應(yīng)控制因其具有適應(yīng)變化的能力，成為一種可以應(yīng)對系統(tǒng)不確定性的有效工具。

發(fā)明內(nèi)容

為解決甲醇自熱重整制氫過程的控制問題，本發(fā)明提供一種甲醇自熱重整制氫過程的自適應(yīng)控制方法。

甲醇自熱重整制氫過程的自適應(yīng)控制方法，其特征是采用自適應(yīng)控制器根據(jù)期望氫氣產(chǎn)量y_d、實際氫氣產(chǎn)量y和實際氫氣產(chǎn)量變化率x₂來操縱反應(yīng)原料甲醇水溶液的流量u₁，同時采用具有重整溫度T約束的變比值控制器來操縱另一反應(yīng)原料空氣的流量u₂，具體步驟包括：

所述自適應(yīng)控制器按以下實際氫氣產(chǎn)量y和甲醇水溶液的流量u₁之間的模型來操縱甲醇水溶液的流量u₁：

x·1=x2x·2=-a1x1-a2x2+b1u1+b2u·1+dy=x1---(1)]]>

式中，x₁為表征實際氫氣產(chǎn)量的狀態(tài)變量，為x₁的導數(shù)；為x₂的導數(shù)；為u₁的導數(shù)；d為干擾，其絕對值小于等于干擾的上限值d_M；為x₁、x₂、u₁、與d的線性函數(shù)，a₁、a₂、b₁、b₂為所述線性函數(shù)的正系數(shù)。

所述自適應(yīng)控制器中，定義誤差e₁、誤差e₂和誤差r為