[发明专利]一种水煤浆气化过程的DMC-PID多变量控制方法

摘要

本发明涉及一种水煤浆气化过程的DMC‑PID多变量控制方法，具体而言，是采用动态矩阵控制与比例‑积分‑微分控制的串级控制系统对水煤浆气化过程进行多变量控制的方法(以下简称DMC‑PID控制方法)。水煤浆气化过程控制系统的特点有：进料流量控制主要包括水煤浆流量串级控制和氧煤比串级控制；气化室控制的核心为气化炉炉膛温度控制；激冷室控制主要包括激冷水流量与粗煤气温度的串级控制。利用本发明的DMC‑PID控制方法，本发明实现在操作变量的可调范围内，将煤气化过程主要被控变量控制在工业要求范围之内，从而有效地解决了水煤浆气化过程中气化温度与合成气收率之间的多变量耦合等问题。

主权项

1.一种水煤浆气化过程的DMC‑PID多变量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)控制系统的变量选择：选定水煤浆气化过程中的操作变量和被控变量，并选定用于验证所述控制系统的测试变量；(2)控制系统的开环测试：根据所述操作变量的实际工业范围和所述被控变量的设定值，对控制器的PID参数进行整定，并对所述控制系统进行一系列的阶跃响应测试；其中所述开环测试包括：分析每个操作变量对被控变量的影响，先假设其中一个操作变量不变，而对其他操作变量进行阶跃响应测试；经过一系列的阶跃响应测试后，得到进料氧气流量和进料煤流量的阶跃变化，以及被控变量气化炉炉温和合成气收率的动态响应相关数据；(3)辨识控制系统结构模型：采用有限脉冲响应辨识方法，经过测试，根据被控变量的不同系数及其相对应的均方根误差，选定稳态时长、控制系数和平滑因子作为DMC控制器的输入参数，得到气化炉温度和有效气组分收率的FIR模型预测曲线；(4)DMC控制器设计及串级控制系统：DMC控制器的输入变量包括有效气的体积分数和气化炉温度，输出信号分别与操作变量相串联，以反馈调节包括氧气流量和水煤浆流量的各操作变量；在操作变量和被控变量的工业范围内进行调节DMC控制器的边界值和预设值，从而搭载DMC控制器；将DMC的输出作为PID控制器的设定值，得到DMC‑PID串级控制结构；(5)气化过程控制系统测试：选择与操作变量无关的相关变量作为测试变量，以此来测试并验证所设计的控制方法。