[发明专利]甲醇自热重整制氢过程的自适应控制方法

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。

主权项

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e1=x1-yde2=x2-y·d---(2)]]>r=λe₁+e₂  (3)式中，λ为大于0的系数。所述自适应控制器中，甲醇水溶液的流量u₁的导数为u·1=-k(t)r-[k(t)δ+kvv2]sgn(r)+W^TΦ(Z)---(4)]]>式中，δ、k_v为大于0的系数；其中为y_d的二阶导数；sgn(r)为符号函数；k(t)为k(t)=σ[1+1ω1|W^TΦ(Z)|2+1ω2|h(x1,x2,u1)|2]---(5)]]>式中，σ、ω₁、ω₂为大于0的系数；h(x₁,x₂,u₁)≥|-a₁x₁-a₂x₂+b₁u₁|。为神经网络的输出；Φ(Z)为作用函数，其中Z=V^TX，V为4×N维的权值矩阵，N为神经元的数目，X=[x₁ x₂ u₁ 1]^T为神经网络的输入；为N×1维的理想权值向量W的估计值，的更新规则为W^·=-ηΦ(Z)r-γη|r|W^---(6)]]>式中，η、γ为大于0的系数。所述变比值控制器中，空气的流量u₂和甲醇水溶液的流量u₁的比值为K，即u₂=K(n)u₁ (7)式中，K(n)为第n个采样周期空气的流量u₂和甲醇水溶液的流量u₁的比值；K(n)的取值根据重整温度T进行更新，重整温度T偏高时K(n)减小，重整温度T偏低时K(n)增大。