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基于机理与数据集成建模的锅炉动态特性研究的开题报告
一、研究背景与意义：
锅炉是热能设备的重要组成部分，负责将不同种类的能源转化为蒸汽能量用于发电、加热、工艺等各种用途。锅炉的动态特性直接影响其可靠性、经济性和安全性，因此对锅炉动态特性进行研究具有重要的现实意义和应用价值。
目前，锅炉动态特性的研究主要基于经验模型和数据建模。然而，由于锅炉系统复杂度高，受多种因素的影响而导致的非线性和时滞效应，使得经验模型和数据建模的精度和可靠性存在一定的局限性。因此，通过机理模型和数据集成的方法对锅炉动态特性进行研究，能够更全面、准确地描述锅炉动态特性。
二、研究内容：
本研究以一台某型号燃煤锅炉为研究对象，采用机理模型和数据集成的方法，研究锅炉的动态特性。
具体研究内容包括：
1.建立锅炉的机理模型：包括锅炉主要组成部分的物理数学模型，如水冷壁、过热器、再热器等。通过计算机模拟，分析锅炉内部的流动、热媒体的传递和转化情况。使用MATLAB、Simulink等模型模拟软件，对锅炉运行过程中的热工参数进行计算和分析。
2.针对现场数据采集：安装传感器设备，如压力、温度、流量、振动等，对锅炉关键参数进行实时监测。采用LabVIEW编程软件对采集的数据进行处理和分析，获取锅炉运行过程中的实时数据，并与模型预测值进行对比。
3.数据集成模型建立：对机理模型和现场数据采集的数据进行集成建模处理。以主成分分析（PCA）为核心的多元数据分析方法，对采集的实时数据进行预处理，去除因数据噪声、粗糙度、微小引起的异常值、噪声和数据红外等干扰，以减小模型的误差和提高计算速度。把去噪后的数据和机理模型进行耦合，形成最终的锅炉动态特性模型，对实际运行过程进行模拟和预测。
三、研究方法：
该研究采用定量的研究方法，主要包括理论模型建立和数据处理。定量方法能够准确、客观地评估锅炉动态特性，为锅炉的控制和优化提供可靠保障。
四、预期目标和成果：
通过本研究，预期实现以下目标和成果：
1.建立基于机理和数据集成的锅炉动态特性模型，掌握锅炉动态特性的规律和变化规律。
2.准确预测锅炉的运行状态，提高锅炉的可靠性和经济性。
3.通过锅炉动态特性模型，优化锅炉的控制策略，提高能源利用效率。
五、研究计划：
预计在2年时间内完成本研究。具体计划安排如下：
第一年：研究锅炉机理模型，分析和总结现场采集的数据，并初步开展基于机理的建模工作。
第二年：进一步完善机理模型，开展数据集成建模工作。收集并整理现场数据，进行数据处理和模型分析，形成锅炉动态特性模型。
六、参考文献：
1.董建华.现代燃煤锅炉控制的基础和展望[J].中国电力,2005,38(8):3-5.
2.袁建勇.锅炉自动控制技术的现状及其发展趋势[J].江苏电力,2005,33(6):17-20.
3.张国斌.机理模型和数据集成的鲁棒化控制在锅炉中的应用研究[D].北京化工大学,2015.
4.朱敏,王熙峰,邓雪松.基于模糊神经网络的锅炉热力数据预测[J].热力发电,2012,41(4):104-107.