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多变量广义预测控制在锅炉燃烧系统中的应用研究开题报告
一、研究背景
锅炉作为供热系统的核心设备，其燃烧系统的稳定性及效率对能源消耗、环保及安全等方面都有重要影响。现有的锅炉燃烧系统控制方法多是基于简单的模型、经验或单变量控制，缺乏针对多变量、非线性、时变的现实问题的控制策略，尤其在转折过程等变化频繁的工况下，控制精度难以满足实际需要。
多变量广义预测控制（MPC）方法是近年来被广泛应用于复杂系统控制的一种高级控制策略，具有适应性强、鲁棒性好等特点，可同时控制多个系统变量，提高系统控制精度和效率。因此，将MPC应用于锅炉燃烧系统控制，有望改善控制效果，提升锅炉燃烧系统的性能及运行安全。
二、研究目的
本研究旨在将MPC应用于锅炉燃烧系统控制，实现对多个关键系统变量的集中控制和优化，提高锅炉燃烧系统的稳定性、燃烧效率及运行安全。
三、研究内容
（1）对锅炉燃烧系统的工作原理及参数进行分析和建模，解析出关键的系统控制变量及其相互影响关系。
（2）综合运用广义预测控制理论和方法，设计和实现MPC控制器，并结合数学优化算法对其进行优化调参。
（3）基于实际控制系统，设计和开发MPC控制系统，对其进行实验验证，并与传统控制方法进行比较，分析和评估MPC控制系统的效能和优势。
（4）总结研究结果，提出针对锅炉燃烧系统的MPC控制策略和应用推广建议。
四、研究方法
本研究主要采用建模分析、控制理论及数学优化、锅炉燃烧系统模拟及实验等方法，具有一定的理论和实践交替、相互支撑的特点。
五、研究意义
本研究的主要意义在于：
（1）应用MPC方法提高锅炉燃烧系统控制的精度和效率，提升锅炉燃烧系统的稳定性、燃烧效率及运行安全。
（2）探索针对复杂、多变量、时变系统的高级控制策略和技术，为相关领域的研究和实践提供新思路和方法。
（3）加深对MPC理论和应用的研究和理解，拓展其在复杂系统控制领域的应用领域和效果。
六、研究进度安排
本研究的时间安排及进度如下表：
|阶段|工作内容|时间|
|-|-|-|
|第一阶段|研究前期准备，掌握相关理论及技术|1个月|
|第二阶段|对锅炉燃烧系统进行建模，分析关键系统控制变量及其相互关系|2个月|
|第三阶段|设计和实现MPC控制器，进行数学优化，并进行仿真模拟|3个月|
|第四阶段|加入实际控制系统中，进行实验验证和效果评估|2个月|
|第五阶段|总结研究成果，撰写论文，准备答辩|2个月|
七、参考文献
[1]鲁剑飞,张立峰,申军.多变量广义预测控制及其应用[J].控制与决策,2002,17(1):87-91.
[2]黄波,崔明志,郭海燕.MPC与PID控制器在锅炉燃烧系统中的应用分析[J].电器与能源管理技术,2015,(03):49-51.
[3]陈利,李郑芳,裴文强,等.锅炉燃烧系统多变量控制策略研究[J].电网与清洁能源,2017,33(01):54-59.
[4]蔡文熙.MPC在电厂锅炉燃烧控制中的应用[J].清洁能源,2015(02):16-18.
[5]张永,张仁礼,吴红莲.对锅炉燃烧MPC控制器的改进[J].仪器仪表与分析监测,2015,(09):29-35.