目   录    

1  引言 1

1.1 厌氧消化及其过程控制研究背景 1

1.2  厌氧消化过程控制研究现状 3

1.3  本文研究意义与内容 3

2  高效厌氧反应系统本体结构研究及复合自适应控制器设计基础理论与设计原则 4

2.1  表示厌氧消化生物过程的动力性能的数学模型 4

2.2  基于分段控制补偿的差分代数估计（ADE） 6

2.3 递归无模型控制（RMFC）研究 7

3  控制器建模仿真与性能分析 9

3.1 控制器设计目的 9

3.2 复合自适应控制器建模 9

3.3  复合自适应控制器稳定性分析 11

3.2  经典PID控制器，非线性比例积分（NPI)控制器设计 11

3.2.1  经典PID 控制器器设计 11

3.2.2  非线性比例积分（NPI)控制器设计 13

3.3  数值结果与性能比较 14

4  监控报警系统初步设计 21

4.1  温度控制 21

4.2  甲烷气体浓度监控 23

4.2.1 甲烷气体浓度监控系统工作原理 23

4.2.2  硬件电路设计 24

4.2.3  软件设计 25

4.3  环境中潜在火源监控 26

结论与发展前景 28

致  谢 28

参考文献 30

附录A 32

1  引言

1.1 厌氧消化及其过程控制研究背景

作为人类赖以生存的能源，生物质能仅次于化石燃料和天然气。我国是人口大国，资源需求和消耗量大，面临资源日益枯竭的状况，大力开发利用清洁资源，对促进国民经济发展和节约资源，保护环境均具有非常重要的意义[1]。

生物质是可持续发展的重要能源之一,在其生产和利用过程中可以显著降低温室气体的排放.化石燃料已经逐年减少，天然气的供给也捉襟见肘。加上环境保护的压力,有越来越多的针对新能源的研究。提高能源利用效率和清洁能源结构，实现可持续发展，最关键的是加强能源技术创新、制度创新。充分利用生物质能是发展低碳经济的一个主要途径之一。

生物质能源转换方式可由下图1.1.1表示

图1.1.1  生物质能源转换方式

蒙牛企业在节能减排，积极探索低碳经济上走在前列，不仅严格恪守企业的低碳减排，并施行了如牛粪发电、污水净化等一系列的措施。蒙牛还建有禽畜类生物质能沼气发电厂，将牛粪等垃圾合理利用，既保持了了环境卫生，又节省了资源。更重要的是，沼气发酵池里面剩余的沼气沼渣还可以作为肥料，用来给牧场内的植物进行施肥，实现良性循环。下图就是蒙牛企业工厂内的生物质能沼气发电厂。文献综述