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基于多模型预测控制的SCR脱硝优化研究

基于多模型预测控制的SCR脱硝优化研究

作者：马毅杰华北电力大学

学位级别：硕士

随着当今中国社会对环境保护领域的越发重视,在火电机组发电过程中对氮氧化物(NOx)排放量的监控也受到了人们的广泛关注。选择性催化还原技术(SCR)作为目前使用最为广泛的控制NOx排放量方法,是当前的主要研究领域之一。但是SCR烟气脱硝... 详细信息

随着当今中国社会对环境保护领域的越发重视,在火电机组发电过程中对氮氧化物(NOx)排放量的监控也受到了人们的广泛关注。选择性催化还原技术(SCR)作为目前使用最为广泛的控制NOx排放量方法,是当前的主要研究领域之一。但是SCR烟气脱硝系统被控对象,通常存在着大迟延、大惯性、非线性等特性,因此,在实际工程应用中,脱硝过程中容易出现喷氨量注入的不及时,导致无法对出口NOx进行有效控制,对环境造成了破坏。因此,本文对SCR脱硝控制系统展开了优化研究,主要的研究内容包括:(1)对SCR脱硝系统的入口NOx浓度建立预测模型。针对SCR系统的入口NOx浓度在传统测量上具有较大的滞后性,而使用简单的单步预测并未能很好的解决该问题,本文提出了基于变分模态分解-自回归差分移动平均模型(VMD-ARIMA)的多步预测模型。首先,对入口NOx时间序列选择合适的分解层数,并进行VMD分解。其次,使用定阶准则对各层分量进行模型的定阶,接着使用ARIMA模型进行多步预测,并保持模型的在线更新。最后,将VMD分解后各层分量的多步预测值相加,获得入口NOx的多步预测值序列。(2)建立了γ增量型阶梯式广义预测控制策略(γ-SGPC)。针对使用传统控制方法对SCR脱硝系统进行控制,无法达到要求控制效果的问题,建立了一种基于γ增量型阶梯式广义预测控制的SCR优化控制策略。首先,介绍了γ-SGPC控制方法的基本原理与结构,其次,分析了γ-SGPC控制器参数对控制效果的影响,为后续参数的选取奠定了基础。最后加入PID控制喷氨阀门的副回路搭建串级控制系统,对γ-SGPC-PID控制策略的抗干扰性、跟踪性等性能进行研究,得到γ-SGPC的性能要优于动态矩阵控制器(DMC)与PID控制器的性能,更加适用于复杂系统。(3)建立了喷氨量前馈的多模型预测控制策略。考虑到SCR脱硝控制系统的被控对象相关参数会随着运行工况的变化而变化,而使用单一传统的控制方式对系统进行控制会导致效果不佳的问题。建立了基于VMD-ARIMA预测值前馈的多模型γ增量型阶梯式广义预测控制策略。首先,对三种工况下的对象模型建立γ增量型阶梯式广义预测控制器。然后建立模糊隶属度函数,通过模糊增益调度控制器建立全局控制器。最后,将基于VMD-ARIMA模型的喷氨量前馈加入控制回路中,形成前馈-反馈优化控制回路。仿真结果表明,该前馈-反馈控制系统可以对喷氨量进行准确调节,减少出口NOx的波动,提高了变工况的控制品质。

关键词： SCR烟气脱硝控制系统优化入口NOx预测 γ增量型阶梯式广义预测模糊增益调度前馈

基于阶梯式广义预测的SCR脱硝系统优化控制

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华北电力大学学报（自然科学版） 2022年第6期49卷 68-75页

作者：赵征王金马毅杰李悦宁华北电力大学控制与计算机工程学院河北保定071003

SCR脱硝系统被控对象具有大迟延和大惯性,采用常规PID难以满足对出口NO_(x)含量的精准控制。为提高控制品质,提出了基于阶梯式广义预测的SCR脱硝系统优化控制。首先采用粒子群算法辨识了NO_(x)排放量的数学模型,其次基于模型设计了阶梯... 详细信息

SCR脱硝系统被控对象具有大迟延和大惯性,采用常规PID难以满足对出口NO_(x)含量的精准控制。为提高控制品质,提出了基于阶梯式广义预测的SCR脱硝系统优化控制。首先采用粒子群算法辨识了NO_(x)排放量的数学模型,其次基于模型设计了阶梯式广义预测控制器,最后将基于联合互信息的LSSVM动态软测量模型得到的NO_(x)生成量作为前馈,构建了基于软测量模型的前馈-反馈控制系统。结果表明:基于阶梯式广义预测的脱硝优化控制能很好的减少出口NO_(x)的波动,将动态软测量模型得到的NO_(x)生成量预测值作为前馈引入SCR脱硝控制系统,克服了测量数据存在的滞后问题,可以及时准确的控制喷氨量,实现脱硝系统的稳态经济运行。

关键词： SCR 粒子群算法阶梯式广义预测控制动态软测量

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南京市郊农业生态系统建设与发展

长江流域资源与环境 1997年第1期6卷 45-51页

作者：马毅杰袁朝良中国科学院南京土壤研究所

南京市处于长江流域下游，是我国重要的农业生产基地，也是全国经济发达地区之一。它既有近郊的蔬菜生产，又有远郊的粮食作物种植，农田生态类型与农、牧、副的复合生态类型多种多样，而且其生产潜力很大。本文对南京市郊生态系统的建... 详细信息

南京市处于长江流域下游，是我国重要的农业生产基地，也是全国经济发达地区之一。它既有近郊的蔬菜生产，又有远郊的粮食作物种植，农田生态类型与农、牧、副的复合生态类型多种多样，而且其生产潜力很大。本文对南京市郊生态系统的建设进行分析研究，并着重探讨生态系统建设模式及土地合理利用，为建立合理的南京市郊区农业生态系统提供依据。

关键词：城郊农业生态系统建设发展南京

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长江中游潜沼化土壤的限制因子及其对策研究

长江流域资源与环境 1997年第1期6卷 18-23页

作者：赵美芝邓友军马毅杰中国科学院南京土壤研究所

研究表明，地下水和单一的种植结构与利用方式，是长江中游地区潜沼化土壤生产力的主要限制因子。在调查和田间试验的基础上，在国家目前难以实现配套水利工程设施的条件下，提出了以生物措施为主，结合小型工程措施进行综合改良利用，... 详细信息

研究表明，地下水和单一的种植结构与利用方式，是长江中游地区潜沼化土壤生产力的主要限制因子。在调查和田间试验的基础上，在国家目前难以实现配套水利工程设施的条件下，提出了以生物措施为主，结合小型工程措施进行综合改良利用，治渍改土的切实可行的方案。在优化农业结构的前提下，比较了诸多优化模式，通过田间试验，筛选出诸如退田还湖、种植水生经济植物、垄稻沟鱼及各种轮作方式，同时适当引进耐潜作物品种，实行配方施肥等，取得了显著效果。在大大提高生产力的同时，亦取得了良好的经济效益。

关键词：长江中游潜沼化土壤限制因子改良应用对策

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粘土科学的研究意义及现状

土壤 1994年第6期26卷 281-283页

作者：马毅杰中国科学院南京土壤研究所

本文就粘土科学概念及其意义、现状、研究的重点领域进行了讨论阐迷。

关键词：粘土粘土矿物土壤学

土地利用与农业生产结构的演变与发展趋势——兼论苏州市吴中区的农业发展——

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土壤 2002年第4期34卷 173-178,190页

作者：佘之祥马毅杰中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008 中国科学院南京土壤研究所

本文在分析吴县市土地利用与农业生产结构演变的空间形态及发展趋势的基础上,揭示了经济发达的长江三角洲地区农业生产结构和土地利用的广泛而深刻的变化。其内容包括:土地利用与农业生产结构的相互关系;土地利用与农业生产结构演变的... 详细信息

本文在分析吴县市土地利用与农业生产结构演变的空间形态及发展趋势的基础上,揭示了经济发达的长江三角洲地区农业生产结构和土地利用的广泛而深刻的变化。其内容包括:土地利用与农业生产结构的相互关系;土地利用与农业生产结构演变的空间表现;土地利用于农业生产结构的可持续性与发展前景等。

关键词：土地利用农业生产结构演变发展趋势苏州市

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四湖地区潜育化土壤的肥力特征与改良利用

土壤 2002年第2期34卷 73-76页

作者：陈世俭马毅杰中国科学院测量与地球物理研究所武汉4430077 中国科学院南京土壤研究所

本文在野外土壤剖面调查基础上分析研究了四湖地区潜育化水稻土的养分状况和肥力特征。结果表明,随土壤潜育化程度加重,土壤养分有机质趋于丰富、潜在养分含量较高,速效养分中速效钾相对较高而有效磷较低;结合观测和调查结果,分析了地... 详细信息

本文在野外土壤剖面调查基础上分析研究了四湖地区潜育化水稻土的养分状况和肥力特征。结果表明,随土壤潜育化程度加重,土壤养分有机质趋于丰富、潜在养分含量较高,速效养分中速效钾相对较高而有效磷较低;结合观测和调查结果,分析了地下水位、还原性物质和土地利用状况及土壤养分平衡等因素对潜育化土壤肥力状况所造成的影响,提出了因地制宜的综合改良利用措施。

关键词：四湖地区潜育化水稻土土壤肥力开发利用养分状况还原性物质

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南京菜园土肥力特征及其培肥

土壤 1992年第3期24卷 116-119,124页

作者：邓友军马毅杰中国科学院南京土壤研究所

研究表明,南京市郊菜园土养分含量较高、熟化层土壤结构性好、供肥保肥能力强;但质地粘重,养分不平衡,垃圾毒害,还有设施栽培的盐渍危害等问题,针对上述问题提出了一些初步改良培肥措施。

关键词：菜园土肥力培肥

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长江中下游土壤矿物组成与其土壤肥力

长江流域资源与环境 1994年第1期3卷 1-8页

作者：马毅杰中国科学院南京土壤研究所

系统论述长江中下游地区土壤矿物组成的特点及其与该地区气候条件及成土母质条件间的关系，并深入论述土壤矿物组成对土壤肥力的影响。

关键词：长江中下游土壤矿物土壤肥力