Recovery Type A Posteriori Error Estimates of Fully Discrete Finite Element Methods for General Convex Parabolic Optimal Control Problems

This paper is concerned with recovery type a posteriori error estimates of fully discrete finite element approximation for general convex parabolic optimal control problems with pointwise control constraints.The time discretization is based on the backward Euler method.The state and the adjoint state are approximated by piecewise linear functions and the control is approximated by piecewise constant functions.We derive the superconvergence properties of finite element solutions.By using the superconvergence results,we obtain recovery type a posteriori error estimates.Some numerical examples are presented to verify the theoretical results.

基于故障安全域的混合级联直流输电系统后续换相失败抑制策略

混合级联直流输电系统兼顾了电网换相换流器(LCC)和模块化多电平换流器(MMC)的优势,具有良好的工程应用前景,但系统逆变侧LCC与MMC间复杂的交直流耦合特性增加了后续换相失败的抑制难度。为此,该文提出了一种应对混合级联系统后续换相失败的协调控制策略。首先,分析了控制器交互期间电气量波动和LCC无功需求对系统恢复产生的不利影响,并在考虑控制器作用和MMC动态无功支撑的基础上建立了多电气量耦合作用下的故障安全域;其次,通过对混合级联系统和基于电网换相换流器的高压直流输电故障安全域对比分析,提出了一种基于MMC和低压限流环节(VDCOL)的协调控制策略,以实现系统后续换相失败抑制和功率快速平稳恢复相协调;最后,基于PSCAD/EMTDC分别在不同严重程度交流故障、不同短路比和不同故障持续时间下进行仿真对比分析,验证了所提协调控制策略的有效性。

克劳斯硫磺回收余热锅炉水温控制系统优化

在化工生产过程中,为了减少危险的高温设备操作和安全事故的发生,针对余热锅炉水温控制系统的时变性、滞后性等特点,进行了控制系统优化研究。在MATLAB/Simulink平台建模仿真,比较了常规PID控制、模糊自适应PID控制、串级控制效果,发现各控制方案都存在各自的优缺点。为了利用各控制方案的优点同时减弱其缺陷,提出了复合控制方案对系统进行控制,通过调节各控制器权重系数的方法将选中的控制器复合为一个控制器。PID控制、串级控制、模糊控制、复合控制和S-函数复合控制系统的响应曲线在230 s、300 s、180 s、130 s和106 s达到稳定。S-函数复合控制响应快、无超调、控制精度较高,达到了使控制系统安全稳定的目的,有效提高了克劳斯硫磺回收燃烧炉余热回收效率。

串级连续搅拌反应釜的模糊自适应命令滤波离散控制

针对串级连续搅拌反应釜系统,提出了一种基于命令滤波技术的模糊自适应离散控制方法。利用欧拉法对串级连续搅拌反应釜系统的数学模型进行离散化处理;引入命令滤波技术应对控制器设计过程中由反步法引起的非因果问题和“计算复杂性”问题;借助模糊自适应控制和命令滤波相结合的方法简化控制器设计过程,缩减控制系统的在线计算量;利用差分李雅普诺夫函数证明闭环系统的稳定性;MATLAB仿真结果验证了所设计的控制器是有效可行的。与串级连续搅拌反应釜的现有连续控制方法相比,该控制策略具有更好的直观性和可实现性;与现有离散控制方法相比,该控制策略具有控制器结构简单、计算复杂度低、超调量小、控制输入量易实现等优点。

硫磺回收尾气排放工艺优化改进

当下硫磺回收尾气排放问题一直是大家关注的焦点问题,随着环保要求的日益严格,我们为解决这一问题不但做了很多深入的研究,通过实践,得出了一些行之有效的解决办法。本文对硫磺回收装置中解决减少硫磺回收尾气排放中SO_(2)、氮氧化物、烟尘和氧含量具体操作方法做了探讨,让我们在实际操作中通过此种方法调整操作,能够快速有效降低尾气中SO_(2)、氮氧化物、烟尘和氧含量的排放值。

碱洗脱硫在煤制油硫磺回收装置的应用

以碱洗法烟气脱硫技术为核心,探讨其在煤制油硫磺回收装置中的应用及存在问题。研究发现,碱洗法烟气脱硫技术可以有效地去除烟气中的二氧化硫,提高硫磺回收装置的效率。然而,在实际应用中,碱洗法烟气脱硫技术在应用过程中也存在一系列问题,如投用后系统运行压力升高,设备堵塞、腐蚀等问题,为解决这些问题,提出了相应的措施和建议。

浅谈硫磺回收装置设计过程中针对硫化氢介质的防范措施

石油化工生产中,往往伴随有毒有害介质如硫化氢的生成。本文针对硫化氢各种危害情况,简单阐述了在硫磺回收装置设计过程中针对其泄漏所作的部分防范措施,详细描述了密闭排放等方式。供化工企业或行业同仁参考、讨论。

硫磺联合装置腐蚀回路分析

随着新环境保护法的实施以及国内环保要求的不断提高,作为炼油厂环保装置的核心环节的硫磺联合装置,如何在长周期中保持平稳运行的问题受到炼油厂的重视,也是目前石油化工企业环保生产的必要保障。本文根据GB/T 30579及API RP 571对某石化公司硫磺联合装置包括的硫磺回收装置、溶剂再生装置、酸性水汽提装置依据现有实际工艺流程进行腐蚀机理的识别、腐蚀回路分析,并对回路进行腐蚀风险评估,同时结合案例分析预测每个腐蚀回路中的重点监控部位及建议。

系统电压不平衡下链式静止同步补偿器控制研究

针对三角形连接的链式静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)系统电压不平衡下的控制问题,提出分相瞬时电流控制策略,在此基础上研究了链式STATCOM在不平衡电压下的补偿模式,提出无功补偿和电压控制2种改进型补偿模式,并设计了其离散化电流环控制器。通过分相瞬时电流控制能够维持链式STATCOM在不平衡电压下的正常工作,2种改进型补偿模式使链式STATCOM能够有效的对不平衡系统进行补偿,仿真验证了所提控制策略及补偿模式。研制了一台三相36个链节的物理样机,并在样机上进行实验,证明了所提方法的正确性和有效性。

级联H桥SVG的无差拍控制

为了提高级联H桥静止无功发生器(SVG)的动态性能和跟踪精度,提出了一种改进的无差拍控制方法。首先建立了级联H桥在dq坐标系下的数学模型和离散状态方程,然后在传统的无差拍控制算法的基础上分别设计了新的状态观测器对电流和电压进行观测。在常规离散状态观测器的基础上,预先计算设置的中间变量,提前预测下一拍指令电流,从而减小控制延时。并采用了改进的重复预测算法预估输出电压以提高电压跟踪精度。最后,搭建了级联H桥SVG的MATLAB仿真模型和10 k V等级的系统试验样机,并与常规状态观测器算法进行了对比仿真实验。结果表明:与常规状态观测器相比,采用所提出的改进无差拍控制算法得到的电网电流总谐波失真(THD)数值从3.21%减小到1.18%;该算法在有效提高系统的跟踪精度和动态响应速度的同时,深度消除了采样延时所带来的跟踪滞后问题,有效提高系统的无功补偿性能。

模糊自整定PID控制器的设计与仿真

制浆碱回收蒸发工段第一步就是通过蒸汽将黑液进行浓缩,蒸汽的温度控制效果对后续燃烧工段和苛化工段起着举足轻重的作用。主管道蒸汽温度控制通常具有大惯性、大延迟、时变等特性,采用常规的PID控制难以获得满意的控制效果。为此,提出一种模糊自整定PID控制器的串级控制算法,该算法很大程度上提高了主蒸汽温度的控制品质。针对隶属度函数对模糊推理模型的精度影响和控制算法的特点编写了模糊规则,并且根据动态性要求的不同,分两种情况进行比较。仿真表明,模糊自整定PID串级控制算法在整体性能上要优于传统PID串级控制。

具有高选择性和可再生性的SO2脱除溶剂研发

基于天然气净化厂硫磺回收装置硫化物减排的迫切需求,研发了具有高选择性、可再生性和高脱除率的SO_2脱除溶剂,为天然气净化厂尾气减排提供了新方法,以满足未来更严格的硫化物排放限制。同时,阐明了该反应体系的作用机理及溶剂具有选择性和可再生性的根本原因,并总结出根据不同需求进行相关溶剂研发的有效方法。

基于离散状态观测器的H桥级联STATCOM无差拍控制

H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)以其损耗低、响应快速、储能元件体积小和输出电流谐波含量低等优点,成为动态无功补偿装置发展的重要方向。通过对STATCOM工作原理及数学模型的分析,推导出无差拍控制算法。为了提高无差拍控制算法的实时性,消除参考电压滞后一拍的影响和抑制STATCOM输出电流的谐波,构造离散状态观测器对系统参考指令电流进行预测。构造离散滑模观测器对STATCOM实际输出电压进行观测,避免了通过直流侧电容电压参考值计算STATCOM实际输出电压的误差。仿真与实验结果表明,该算法可以精确地预测参考指令电流,进而提高了STATCOM无差拍控制的性能。

混合级联型直流输电系统直流故障特性及恢复控制策略

整流侧采用LCC、逆变侧采用MMC与LCC串联的混合级联型直流输电系统可实现直流故障穿越、换相失败抑制和大容量功率传输。建立混合级联型直流输电系统模型,设计系统整体控制策略,并利用PSCAD/EMTDC仿真软件研究系统功率阶跃时的动态特性,验证控制策略的有效性。对系统的直流故障特性进行仿真分析,发现若不采取合适措施,系统发生直流故障时会出现由于并联MMC之间的电流分配不均衡而产生过电流现象以及故障清除后系统恢复过程波动大的问题,为此,提出系统故障期间及故障清除后的恢复控制策略,仿真验证了该控制策略的有效性。

基于无源性理论的H桥级联STATCOM非线性控制策略

采用传统的线性控制方法控制高压大功率条件下的静止同步补偿器(STATCOM)时,动态稳定性较差。因此,通过对STATCOM系统的数学模型与工作原理的分析,建立EL(Euler-Lagrange)系统模型,提出基于无源性理论的非线性控制策略,该策略可以保证系统的Lyapunov函数的稳定性。通过控制d轴有功电流维持功率单元直流侧电容电压稳定,减少系统期望平衡点数量。为了提高系统的收敛速度,对系统注入阻尼,加速系统能量耗散,并对注入阻尼的量进行了分析;构造离散状态观测器对系统参考指令电流进行预测,以消除参考指令电流滞后1个采样周期造成的影响。仿真与实验结果表明,所提控制策略具有良好的动态性能和较强的鲁棒性,有效地降低了STATCOM输出电流的谐波。

大型高含硫气田安全开采及硫磺回收技术

我国高含硫天然气资源丰富,开采潜力大,但其资源利用面临腐蚀性强、成本高、毒性大、事故后果严重等难题。为此,总结了中国石油天然气集团公司近年来在深层高温、高压、大产量高含硫天然气开采中产能测试、完井及改造、集输与腐蚀控制、脱硫与硫磺回收、安全环境风险防控等方面开展技术攻关所取得的创新成果:①高含硫气井产能测试技术非稳态测试用时减少50%,平均误差为7.5%,试井测试深度达7 000m,硫化氢测试含量达230g/m3;②高含硫气井完井裸眼封隔器分段工具的分段级数达12级,不动管柱水力喷射分段工具的分段级数达9级;③高含硫气田气液密闭混输工艺和腐蚀控制技术体系长效膜缓蚀剂的膜持续时间为45d;④高含硫天然气净化技术体系的改良低温克劳斯硫磺回收工艺的硫磺回收率达99.45%,高含硫天然气脱硫技术及工艺计算模型的有机硫脱除率达85%,催化剂硫化氢的转化率为96%,总硫转化率为98%。最后还提出了加快建设高含硫气田开采国家级研发平台以推动本领域技术进步的建议。

基于PLC的鼓风机防喘振控制系统

为确保鼓风机安全、稳定地运行,设计了一套基于PLC的双重化冗余防喘振控制系统。该系统以某石化公司硫磺回收装置中鼓风机的控制过程为背景,分析了鼓风机发生喘振的原因。同时,重点介绍了防喘振控制系统的硬件配置,防喘振控制器的原理,以及防喘振控制线的设计。最后,在CFC+SCL编程语言的基础上,实现了鼓风机的防喘振控制策略与逻辑组态编程。

线性开关磁阻电动机的二阶离散平滑滤波器跟踪控制

线性开关磁阻电动机的结构简单可靠,对于高精度和快速加工执行器是最好的选择。该文提出一种适合于计算机实现的简单的线性开关磁阻电动机控制算法。所提算法采用级联控制结构,外环采用二阶数字平滑滤波器实现控制,内环采用查表法实现电流的控制。离散二阶平滑滤波器实现了位置和速度的良好的跟踪,比例积分控制提高了系统的性能。采用查表的方法可以减少运算时间并实现了力和电流的非线性关系。仿真结果证明算法的有效性。

基于线性二次型的多级联输水渠道最优控制

灌溉输配水是水联网链路的重要环节,其自动控制水平直接影响着水联网效率和风险控制能力,对实现水资源高效管理与利用有重要意义。通过变化输水渠道线性积分时滞控制模型,建立了多级联渠道离散时间状态空间方程,基于线性二次型理论设计最优状态反馈控制器,利用MATLAB求解和SOBEK模拟进行了验证。在甘肃省昌马南灌区多级联渠道运行过程优化控制的模拟结果显示,线性二次型算法能够使控制点水位较快恢复并稳定在设定值,控制过程动作与水位波动次数少、幅度小,效果远优于常规分布式PI反馈控制。线性二次型算法能够应对多级联渠道时滞、耦合特性和一般未知取水扰动,实现可靠供水服务和有效运行控制。目前算法仅采用反馈控制,尚无法应对过大未知取水扰动,还有进一步改进空间。

基于PCS7的具有回收工艺的连续过程控制系统设计

针对传统的连续过程系统物料浪费、产量偏低的缺点,综合考虑安全、生产优化、节能等,用SDG图方法分析了系统的特性,制定回收工艺的串级-比值控制策略,基于PCS7完整地设计硬件组态、CFC、并行SFC等全套控制方案。对所设计方案在实验装置SMPT-1000进行仿真,结果表明,在保证安全的同时物料回收利用率和生成物产量显著提高。对PCS7相关实验及工业控制的应用具有一定的参考价值,拓展了过程控制系统课程的实训教学。