[发明专利]甲醇自热重整制氢过程的自适应控制方法

说明书

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y_d、实际氢气产量y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：

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

式中，x₁为表征实际氢气产量的状态变量，为x₁的导数；为x₂的导数；为u₁的导数；d为干扰，其绝对值小于等于干扰的上限值d_M；为x₁、x₂、u₁、与d的线性函数，a₁、a₂、b₁、b₂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