[发明专利]一种用于化学吸附燃烧后二氧化碳捕集系统的抗烟气扰动模糊控制方法

权利要求书

1.一种用于化学吸附燃烧后CO₂捕集系统的抗烟气扰动模糊控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)选取贫液流量和抽汽流量为输入，碳捕集率和再沸器温度为输出，根据实验数据，辨识对象的传递函数模型G(s)；

(2)选取贫液流量u₁控制CO₂捕集率y₁，抽汽流量u₂控制再沸器温度y₂，并进行前馈补偿解耦；前馈补偿解耦器的传递函数模型为：

其中，D_ij(s)为输入j对输出i的解耦传递函数，G_ij(s)为输入j对输出i的系统传递函数，解耦后的等效传递函数为对角阵；

(3)整定PID参数，在满足输入约束的条件下，对贫液-捕集率回路设计模糊PI控制器，自适应调整控制器增益K_P、积分时间T_i，由于控制目标是保持再沸器温度不变，且烟气扰动对再沸器温度的影响很小，故抽汽-再沸器温度回路采取普通PI控制；

(4)根据不同稳态工况下烟气流量d与贫液流量u₁以及抽汽流量u₂的关系，设计变增益比值控制器；具体步骤为：

(41)在捕集率为50％、60％、70％、80％、90％和95％的稳态工况下进行烟气闭环响应测试，0.11kg/s-0.18kg/s，阶跃0.01kg/s，分别记录稳态后贫液流量u₁与烟气流量d、抽汽流量u₂与烟气流量d的相对变化；

(42)设计变增益比值控制器，输入为捕集率设定值，输出为贫液与抽汽流量的增益，同时确定输出变量取值关于输入变量的线性或常值函数。

2.如权利要求1所述的用于化学吸附燃烧后CO₂捕集系统的抗烟气扰动模糊控制方法，其特征在于，步骤(3)中，输入的约束条件为：

其中u₁、du₁、u_1,min、u_1,max、du_1,min和du_1,max分别是CO₂捕集系统的贫液流量及其增量、系统运行所允许的贫液流量及其增量的最小值和最大值，u₂、du₂、u_2,min、u_2,max、du_2,min和du_2,max分别是CO₂捕集系统的抽汽流量及其增量、系统运行所允许的抽汽流量及其增量的最小值和最大值。

3.如权利要求1所述的用于化学吸附燃烧后CO₂捕集系统的抗烟气扰动模糊控制方法，其特征在于，步骤(3)中，模糊PI控制器的设置具体步骤为：

(31)整定一组满足输出约束条件的PI初始参数K_p0、T_i0，获得捕集率响应曲线，整定方法选取Ziegler-Nichols工程整定法；

(32)选定捕集率设定值与捕集率输出y₁的偏差e、偏差变化率de为模糊控制器的输入，比例增益和积分时间增量ΔK_p、ΔT_i为输出变量，则模糊PI控制器的传递函数为：

(33)确定输入输出论域及模糊集合，为了满足控制精度同时避免模糊分割数太多导致维数过多，语言变量e、de、ΔK_p、ΔT_i的模糊语言值集合均可表示为：

T＝{NB，NS，ZE，PS，PB} (4)

其中模糊语言值分别代表负大、负小、零、正小和正大；

(34)确定隶属度函数，当偏差e较大时，使控制较为粗略，故隶属度函数选为高斯函数，当e较小时，控制应当灵敏，隶属度函数为三角函数，偏差变化率de的隶属度函数设为均匀分割的三角函数，对于输出ΔK_p，隶属度函数设为NB与PB的论域较大的非均匀分割的三角函数，ΔT_i的隶属度函数设为均匀三角函数；

(35)根据(31)的响应曲线制定模糊规则，为了使捕集率能快速跟踪给定值，模糊规则的原则为：在e为PB而de为NB时，能够适当增加比例作用又不使其超调，于是ΔK_p为PS，ΔT_i保持不变，当e较小且de也逐渐减小时，减小比例作用而增加积分作用，使输出快速稳定并减小超调；当产生上超调时且偏差有变大趋势时，即e为NS、de为NB时，加大偏差变化增益同时减少T_i，避免积分超调带来的系统振荡；当e为NS且de为NB，系统处于向稳态靠近的阶段，尽量保持PI参数使系统逐渐稳定至给定值。