基于子空间方法的煤气混合过程动态建模研究

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1、万方数据中图分类号UDCTPl83620硕士学位论文学校代码lQ533密级公开基于子空间方法的煤气混合过程动态建模研究ResearchonDynamicModelingforGasMixingProcessbasedonSubspaceMethod作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：曹原控制科学与工程工业过程建模信息科学与工程学院曹卫华教授论文答辩日期洫!生：垒：9答辩委员会中南大学二零一四年五月万方数据原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不

2、包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名．．．鼻一醐：巡年坳等日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：套巨导师签名期

3、：巡年舅雩日万方数据基于子空间方法的煤气混合过程动态建模研究摘要：在工业过程中，模型在控制系统运行初期一般都能够较好反映出对象的数学特性，并满足现场中安全稳定控制的需求。但是，传统的离线建模方法存在泛化能力差、模型在线更新困难的问题。因此，需要建立工业过程在线模型或者在不同工况下对过程模型参数进行修正，以保证模型可以精确反映工业对象动态特性。煤气混合过程是一种典型复杂工业过程。本文充分利用大量工业生产数据，对煤气混合过程模型失配进行分析，在建立标称模型之后，分别预测未来不同时刻的模型输出。结果表明随着时间的推移和生产工况的变化，模型的拟合程度开始下降，出现模型失配

4、。针对上述问题，本文提出了子空间动态建模方法。子空间动态建模在一次建模基础上，引入模型评估机制，包括状态方程矩阵失配分析和模型输出误差分析方法，前者通过构建矩阵失配系数实现，后者利用模型预测输出和真实值差异反映失配情况。通过对煤气混合过程模型进行失配分析，表明两种模型评估方法都能有效反映出模型失配情况。最后，提出子空间动态建模结构。将所提出的子空间动态建模方法应用在煤气混合过程中。首先利用蝶阀流量公式和能量守恒定律，建立混合煤气流量和热值机理模型；然后利用子空间方法，建立混合煤气压力动态模型；以模型输出拟合度作为评价指标，在拟合度低于设定值时实现混合煤气压力模型的

5、在线更新，得到状态空间形式的混合煤气压力动态模型。仿真结果表明，本文所提出子空间动态建模方法可以有效提高模型精度，实现模型的在线更新，验证本文所提方法的有效性和优越性。研究为后续控制器设计提供了精确的模型基础，对于一类具有相似特性的工业过程动态建模具有重要意义。关键词：工业建模，模型失配，模型评估，子空间动态建模，煤气混合分类号：TP183万方数据II万方数据ResearchonDynamicModelingforGasMixingProcessbasedonSubspaceMethodAbstract：Intheinitialstageofcontrolsyst

6、em．theestablishedmodelsaregenerallyabletoreflectthemathematicalpropertiesofindustrialobjectsandmeettheneedsofsecurityandstabilityincontr01．However,duetOthevolatilityinactualworkingconditionsandkindsofconfoundingfactors，theproblemsoftraditionaloff-linemodelingmethodsarefacingcanbeenref

7、lectedinpoorgeneralizationabilityandlackofonlineupdatemechanism．whichwouldleadtomodelmismatchanddecreaseinmodelaccuracyTherefore，itisimportantandnecessarytobuildonlinemodelsforindustrialprocesses．whichcanrealizetheadjustmentofmodelparameterswhenfacingdifferentworkingconditions，andfina

8、llygu