天然气吸附控制系统的研究

【摘要】： 天然气吸附储存技术是一项先进的储气技术。近年来制约吸附天然气(ANG)发展的关键问题之一就是吸脱附过程的热效应影响。本课题设计的天然气吸附控制系统主要目标就是对吸附罐的温度进行控制,以解除吸附热效应对吸脱附过程的影响。 本文首先从吸附系统的结构分析入手,结合其它温度控制系统硬件系统的研究,在此基础上简单的设计了本控制系统的硬件结构。利用电动调节阀调节天然气的流量来控制储气罐的内部温度,从而使温度保持恒定。 本文研究了吸附热效应对吸附罐充气过程和放气过程的影响,然后采用机理建模法建立吸附系统动态模型,并通过实验数据和假设估计出模型中的参数,从而得到了控制对象的数学模型。 由于被控对象具有时变参数,采用传统PID控制器,其控制效果通常无法满足对象的控制要求。因此,本文采用了分段设置参数的PID控制,根据工况的不同,控制参数也随之变化。 本文使用MATLAB软件,对各阶段的PID控制器进行仿真。通过分析仿真曲线,可以看出系统在各个阶段都能产生很好的控制效果,具有超调量小、响应时间短等优点。 【关键词】：天然气吸附 过程控制 数学模型 PID控制 仿真
【学位授予单位】：中国石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP273
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 概述10-11
• 1.2 课题的来源、选题的依据及研究意义11-13
• 1.3 课题的国内外研究现状分析13-17
• 1.3.1 传统的控制方式13-14
• 1.3.2 目前的控制方式14-17
• 1.4 研究内容17-19
• 第2章 天然气吸附控制系统的硬件组成19-30
• 2.1 天然气吸附系统简介19-20
• 2.2 控制系统要达到的控制目的20
• 2.3 采用的控制方法20-21
• 2.4 控制系统的硬件结构21-29
• 2.4.1 传感器选型23-24
• 2.4.2 计算机控制系统24-27
• 2.4.3 执行器选型27-29
• 2.5 电源与防爆措施29
• 2.6 小结29-30
• 第3章 天然气吸附系统建模30-41
• 3.1 天然气吸脱附动态特性研究30-31
• 3.2 建立系统数学模型的方法31-35
• 3.3 系统数学模型的建立35-39
• 3.4 模型的参数设定39-41
• 第4章 天然气吸附控制系统的软件设计41-61
• 4.1 控制系统软件的选择41-43
• 4.2 软件实现的功能43-44
• 4.3 控制算法组态44-50
• 4.3.1 组态语言描述法44-45
• 4.3.2 PID 控制算法45-48
• 4.3.3 PID 组态语言描述实现48-50
• 4.4 下位机部分50
• 4.4.1 定义亚当模块50
• 4.4.2 程序流程50
• 4.5 上位机部分50-58
• 4.5.1 建立新的应用程序和图形画面51-52
• 4.5.2 构造数据库52-55
• 4.5.3 建立动画连接55
• 4.5.4 运行和调试55-58
• 4.6 控制器参数整定58-59
• 4.7 小结59-61
• 第5章 系统的安装与调试61-64
• 5.1 ADAM 模块调试61-62
• 5.2 上下位机调试62-63
• 5.3 整体调试63-64
• 第6章 天然气吸附控制系统仿真64-72
• 6.1 仿真技术64-65
• 6.2 控制系统的仿真设计65-72
• 6.2.1 控制仿真模型的建立65-68
• 6.2.2 系统仿真68-72
• 第7章 结论72-73
• 参考文献73-77
• 附录77-78
• 致谢78-79
• 个人简历、在学期间的研究成果79

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