Mathematical Model of Biomass Boiler for Control Purposes

摘要

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.