专利名称：甲醇自热重整制氢过程的自适应控制方法
技术领域：
本发明涉及甲醇自热重整制氢过程的控制方法，特别涉及甲醇自热重整制氢过程的自适应控制方法。
背景技术：
随着能源危机的加剧，寻求可以替代化石燃料的新能源已经成为一个研究热点。能源问题对国民经济和国家发展有着重大影响，因此我国也将开发新能源作为一个战略。氢气被认为是一种高效的清洁能源。燃料电池技术的快速发展也在推动着氢能的开发。燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的能源转换装置。燃料电池因其具有很高的能量转换效率而受到关注。燃料电池的一个非常合适的燃料就是氢气。但由于氢气分子小、易燃易爆等性质，导致氢气的存储和运输存在困难。甲醇自热重整制氢工艺是直接为燃料电池现场供氢的优选方案之一。甲醇自热重整制氢过程是一个涉及多个化学反应的复杂过程，是一个多输入多输出系统，并且模型参数具有不确定性，输入之间还存在着耦合。另外，燃料电池对输入气体的压力有严格的要求，频繁的大幅波动会引起燃料电池故障和缩短燃料电池的寿命。这些都给控制带来了困难，因此经典控制算法难以取得良好的控制效果。自适应控制因其具有适应变化的能力，成为一种可以应对系统不确定性的有效工具。
发明内容
为解决甲醇自热重整制氢过程的控制问题，本发明提供一种甲醇自热重整制氢过程的自适应控制方法。甲醇自热重整 制氢过程的自适应控制方法，其特征是采用自适应控制器根据期望氢气产量yd、实际氢气产量I和实际氢气产量变化率χ2来操纵反应原料甲醇水溶液的流量U1，同时采用具有重整温度T约束的变比值控制器来操纵另一反应原料空气的流量U2，具体步骤包括:所述自适应控制器按以下实际氢气产量y和甲醇水溶液的流量U1之间的模型来操纵甲醇水溶液的流量u1:<{太=-O1X1 - a2x2 + B1U1 + B2U1 +d(I).7 = 式中，X1为表征实际氢气产量的状态变量，矣为X1的导数；毛为X2的导数；丰为U1的导数；d为干扰，其绝对值小于等于干扰的上限值dM ;i2为Xl、x2, U1^1与d的线性函数，Bpa2Apb2为所述线性函数的正系数。所述自适应控制器中，定义误差e1、误差e2和误差r为
权利要求
1.甲醇自热重整制氢过程的自适应控制方法，其特征是采用自适应控制器根据期望氢气产量yd、实际氢气产量I和实际氢气产量变化率X2来操纵反应原料甲醇水溶液的流量U1,同时采用具有重整温度T约束的变比值控制器来操纵另一反应原料空气的流量u2，具体步骤包括: 所述自适应控制器按以下实际氢气产量I和甲醇水溶液的流量U1之间的模型来操纵甲醇水溶液的流量U1:
2.如权利要求1所述的甲醇自热重整制氢过程的自适应控制方法，其特征是所述实际氢气产量变化率X2采用高增益观测器进行估计，得到所述实际氢气产量变化率X2的估计值毛；所述高增益观测器为
全文摘要
针对甲醇自热重整制氢过程模型参数的不确定性，本发明提出的甲醇自热重整制氢过程的自适应控制方法不依赖于被控对象的精确数学模型，在模型失配时依然可以获得良好的控制效果。本发明采用自适应控制器根据期望氢气产量、实际氢气产量和实际氢气产量变化率来操纵反应原料甲醇水溶液的流量，同时采用具有重整温度约束的变比值控制器来操纵另一反应原料空气的流量。本发明可以适应甲醇自热重整制氢过程的模型参数不确定性和输入之间的耦合，实现对甲醇自热重整制氢过程的先进控制。
文档编号C01B3/32GK103149838SQ201310066499
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月1日 优先权日2013年3月1日
发明者卢建刚, 王学飞, 陈金水, 施英姿, 庄宏, 游杰, 王新立 申请人:浙江大学