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锅炉燃烧过程建模及在优化控制中的应用的开题报告

一、选题背景及意义

锅炉是工业生产中重要的能源设备，其燃烧过程对于生产效率及环境保护具有重要影响。燃烧过程的建模可以更好地理解锅炉运行机理和参数变化规律，为锅炉控制、优化和智能化提供基础支撑。因此，开展锅炉燃烧过程建模及优化控制研究，对于提高锅炉工作效率、降低能源消耗、减少污染排放具有重要实际意义。

二、国内外研究现状

国内外研究人员对锅炉燃烧过程的建模和优化控制进行了诸多研究。研究方法主要包括：神经网络、模糊逻辑、最优控制、系统辨识和建模等。在研究对象方面，主要包括燃煤锅炉、油气锅炉和生物质锅炉等。研究内容主要集中在燃烧参数的实时监测、优化控制、故障诊断、NOx减排等方面。

三、研究内容

本课题主要研究锅炉燃烧过程的建模及其在优化控制中的应用。具体研究内容包括：

1.锅炉燃烧过程的数学模型的建立，包括热力学模型、质量平衡模型和反应动力学模型等。

2.利用实测数据对建立的模型进行拟合和验证，对模型进行修正和优化。

3.研究锅炉燃烧过程的优化控制策略。主要包括基于PID控制和模型预测控制的优化控制方法，研究控制目标、控制策略和参数设置等问题。

4.建立基于实时数据采集的智能控制系统，实现对锅炉燃烧过程的实时监测和优化控制。

四、研究预期成果

通过本课题的研究，预期达到以下成果：

1.建立完整、准确、可靠的锅炉燃烧过程数学模型，可以较好地预测锅炉燃烧过程中烟气温度、炉膛压力、煤耗等重要参数的变化规律。

2.综合使用PID控制和模型预测控制等方法进行优化控制，可以实现高效、稳定、环保的锅炉运行。

3.建立智能控制系统，实现锅炉燃烧过程的实时监测和管理，为企业提供更加科学、高效、安全的锅炉管理服务。

五、研究方法

本课题主要采用数值模拟、实验研究、数据分析、系统辨识和建模等方法进行研究。数值模拟主要是基于Matlab和Simulink等软件进行开发，实验研究主要是通过对不同型号和工况的锅炉进行实验测试和记录数据，对数据进行分析和处理，根据实验数据对燃烧过程进行建模和验证。数据分析主要是利用SPSS等统计分析工具对实验数据进行处理分析。系统辨识和建模主要是基于系统辨识理论，对锅炉燃烧过程的动态特性进行建模和仿真。

六、进度安排

本课题的研究工作计划如下：

1.文献阅读和资料整理，确定研究方向和内容（1个月）。

2.进行实验测试，采集数据，并进行数据分析和处理（3个月）。

3.根据实验数据对锅炉燃烧过程进行建模和仿真，对模型进行拟合和验证（6个月）。

4.研究开发锅炉燃烧过程优化控制方法和真行实验（6个月）。

5.研究开发基于实时数据采集的智能控制系统，进行实际系统应用测试（6个月）。

七、研究经费

本课题的预算经费共计50万元，具体经费用于各项工作的实验设备购置、数据采集与分析、管理和实验测试支出、出版费、科研人员工资费、差旅费等方面。经费由学院资助。