Simulering og regulering af stokerfyr

Abstract

Dette projekt omhandler opbygningen af en ulineær simuleringsmodel af et Benekov R25 stokerfyr samt design af en regulator til et sådant stokerfyr. Simuleringsmodellen opbygges i Simulink på baggrund af seks første ordens differentialligninger, der er opstillet på baggrund af fysikkens og termodynamikkes love. Den ulineære simuleringsmodel er verificeret ved sammenligning med målinger på det fysiske setup til i tilfredsstillende grad at afspejle systemet på de parametre, der reguleres ud fra, hvilke er temperaturen i fremløbsvandet og iltniveauet i røggassen. Regulatoren er designet som en state--space regulator (tilstandsregulator) med integralvirkning og en fuld ordens estimator. Differentialligningerne anvendt til opstillingen af den ulineære simuleringsmodellen er lineariseret, og de lineariserede ligninger anvendes til at opstille matricerne i state--space modellen. Regulatoren testes med den opbyggede simuleringsmodel, hvor den konstruerede regulator ikke er verificeret, da den ved simulering er højest ustabil. Den ulineære simuleringsmodel bør revideres, da den ikke giver det rigtige resultat for temperaturen af røggassen, hvilket dog ikke anses som en hindring for at anvende den til design en regulator, da det ikke er et parameter, der reguleres ud fra. Simuleringsmodellen er verificeret med hensyn til temperaturen i fremløbsvandet og iltniveauet, men da det ikke er verificeret, at modellen er tilstrækkelig til at designe en regulator på baggrund af, anses det første delmål i projektet kun for delvist opnået. Det andet delmål, at designe er regulator til systemet, er ikke opnået, da den designede regulator er ustabil eller implementeringen af regulatoren er fejlramt.

This report concerns the development of a nonlinear simulationmodel of a Benekov R25 furnace with an automatic stoker, along with the design of a controller for such a furnace. The simulationmodel is implemented in Simulink, based on six first order differential equations, determined by the laws of physics and thermodynamic. The nonlinear simulationmodel is then verified to reflect the two parameters used for control in a satisfactory manner. The verification is done by comparing outputs of the simulationmodel with those of the physical setup. The controller is designed as a state--space controller with integral control and a full order estimator. The differential equations used for designing the nonlinear simulationmodel are linearized and used for generating the matrixes for the state--space model. The controller is tested with the designed nonlinear simulationmodel, where it shows to be highly unstable. The nonlinear simulation needs revision, as it returns a false result for the flue gas, which has not been considered a hindrance for using the model as basis for designing a controller, since it is not an output used in the controller. The simulationmodel is verified for the two outputs used for for the control, whereby the partial aim of creating a simulationmodel is considered to be partly obtained. The partial aim of designing a controller is not obtained, since the designed controller is instabil or the implementation i Simulink is faulty.

A professional bachelor project report from Aalborg University

Simulering og regulering af stokerfyr

[Simulation and Control of Furnace with Automatic Stoker]