[发明专利]基于模糊PID控制的板式换热器模型构建方法

权利要求书

1.一种基于模糊PID控制的板式换热器模型构建方法，其特征是：依据板式换热器的动态能量守恒建模理论确定模型结构，在相应模型参数和约束条件的简化下，得出其简化模型，并结合模糊控制理论对模型进行优化，其具体包括以下步骤：

步骤一、依据板式换热器的动态能量守恒建模理论，根据整体的传热系数确定模型结构，以板式换热器的结构参数和热力参数对板式换热器进行数学建模；

步骤二、建立板式换热器实验平台，通过多次试验得出相应模型参数，并在相关约束条件的简化下，得出其简化模型；

步骤三、建立模糊控制器，同时根据换热器现场情况建立六十四条模糊规则；其模糊规则根据相关理论知识和人员实际工程中的操作经验进行建立；

步骤四、通过步骤二与步骤三进行级联构成串级控制系统，实现板式换热器模型的优化；

其中结构参数和热力参数包括：冷、热介质的质量流率、比热、冷凝板和热板的出入口温度、冷介质质量、换热面积；整体的传热系数为时间函数其具体计算过程如下：

A5、U为一个时间函数U(t)，冷凝板非稳态过程的能量平衡式为:

其中，为冷液体质量流率，C_p为比热，T_ci为冷凝板的入口温度，T_co为冷凝板的出口温度，为热液体质量流率，T_hi为热板的入口温度，为热板的出口温度，M_c为冷液体质量，T_co(t)为t时刻冷凝板的出口温度；

式(S7)中A为面积，热传递的阻抗为：

其中,a,b,c为常量；

A6、令Z＝A/2，将式(S8)代入式(S7)得：

热板非稳态能量平衡方程为：

A7、由(S8)，(S9)，(S10)以及Z＝A/2得：

其中:

其中，M_h为热液体质量；

A8、将(S11)代入(S12),得系统传递函数为：

其中：

2.根据权利要求1所述的基于模糊PID控制的板式换热器模型构建方法，其特征是：对板式换热器实验平台进行空载、半载和满载状态的多次试验，并对实验结果取平均值得出相应的模型参数。

3.根据权利要求1所述的基于模糊PID控制的板式换热器模型构建方法，其特征是：所述板式换热器实验平台包括设置有出口和入口的板式换热器及与板式换热器连接的冷液箱和热液箱，所述冷液箱和热液箱与板式换热器之间均设置有液体送料泵和流量计，且热液箱与板式换热器连接管路上的液体送料泵和流量计之间设置有气动调节阀，板式换热器中冷凝板和热板的出口和入口处均设置有温度变送器。