Matematický model kotle na biomasu pro účely řízení
Loading...
Date
Authors
Máša, Vítězslav
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Práce se zabývá vytvořením dynamického matematického modelu biomasového kotle jako regulované soustavy a praktickým využitím tohoto modelu. V úvodní části práce je představena problematika energetického využívání biomasy a popsán aktuální vývoj v oblasti automatického řízení biomasových kotlů středních výkonů (jednotky MW). Přesto, že je tématem práce tvorba matematického modelu pro účely řízení, pozornost je věnována také technologii kotlů a fyzikální podstatě dějů, které v nich probíhají. Tvorba modelu vychází nejenom z těchto důležitých poznatků, ale také z experimentálních dat získaných během měření v reálném provozu. Na základě získaných dat byly provedeny bilanční výpočty sloužící k upřesnění statických vlastností experimentální jednotky pro spalování biomasy. Ustřední část práce popisuje tvorbu dynamického matematického modelu, který vycházel právě z těchto bilančních výpočtů a dále z naměřených přechodových charakteristik systému. Sestavený dynamický model byl ověřen porovnáním s experimentálními daty pomocí simulací v programu Simulink. Model regulované soustavy je v další části práce doplněn modelem regulátoru a následnou simulací je ověřena platnost celého zapojení. Dále je proveden návrh nové struktury řízení, která s sebou přináší výrazné zlepšení kvality regulace. V závěru práce jsou uvedeny možnosti dalšího využití modelu kotle v teorii automatického řízení i průmyslové praxi.
he thesis focuses on building of dynamic mathematical model of biomass boiler as a controlled system and the use of this model in practise. At the first part of the thesis the area of energy production using biomass is introduced and the current development at the area of the automatic control of biomass boilers with medium energy output (in units of MW) is described. Although the main topic of the thesis is the construction of model of biomass boiler for control purposes, thesis deals with technology of boilers and principles of its inner processes as well. Creation of the model comes out not only from these important findings, but also from experimental data collected during measurements in real operation. Heat and mass balance calculations were made according to these data and they serve to precise static properties of experimental unit for biomass combustion. Central part of the thesis presents development of the final model that resulted from balance calculations and from step responses of the system obtained by measuring. Built dynamic model is compared with experimental data through simulations in Simulink and verified. At the next part the model of controlled system is completed with control system and closed-loop control circuit is validated and verified by simulation. Then the design of new controller configuration, which improves the quality of control considerably, is presented. At the final part of the thesis, possibilities of other use of the model of boiler are given, both in control theory and in industrial practice.
he thesis focuses on building of dynamic mathematical model of biomass boiler as a controlled system and the use of this model in practise. At the first part of the thesis the area of energy production using biomass is introduced and the current development at the area of the automatic control of biomass boilers with medium energy output (in units of MW) is described. Although the main topic of the thesis is the construction of model of biomass boiler for control purposes, thesis deals with technology of boilers and principles of its inner processes as well. Creation of the model comes out not only from these important findings, but also from experimental data collected during measurements in real operation. Heat and mass balance calculations were made according to these data and they serve to precise static properties of experimental unit for biomass combustion. Central part of the thesis presents development of the final model that resulted from balance calculations and from step responses of the system obtained by measuring. Built dynamic model is compared with experimental data through simulations in Simulink and verified. At the next part the model of controlled system is completed with control system and closed-loop control circuit is validated and verified by simulation. Then the design of new controller configuration, which improves the quality of control considerably, is presented. At the final part of the thesis, possibilities of other use of the model of boiler are given, both in control theory and in industrial practice.
Description
Citation
MÁŠA, V. Matematický model kotle na biomasu pro účely řízení [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2010.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Konstrukční a procesní inženýrství
Comittee
doc. Ing. Zdeněk Skála, CSc. (předseda)
prof. Dr.-Habil. Ing. Jiří Klemeš, DSc. (člen)
prof. Ing. Miroslav Olehla, CSc. (člen)
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (člen)
doc. Ing. Ladislav Bébar, CSc. (člen)
doc. Ing. Jan Fiedler, Dr. (člen)
prof. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jiří Hájek, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jiří Pospíšil, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2010-11-22
Defence
DP je zaměřena na vytvoření dynamického matematického modelu biomasového kotle. Téma je aktuální, navrhuje možnost snížení nákladů při spalování biomasy pro energetické účely.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení