超临界二氧化碳再热再压缩布雷顿循环建模与先进控制

超临界二氧化碳再热再压缩布雷顿循环建模与先进控制

本文将详细阐述如何使用MATLAB/Simscape构建超临界二氧化碳(sCO₂)再热再压缩布雷顿循环的动态模型，并设计基于模型预测控制(MPC)和自抗扰控制(ADRC)的先进控制策略。系统包含转速控制的压缩机、阀门开度控制的透平、可变热源加热器以及可调冷却水流量，支持全动态分析。

1. 系统架构与物理模型

循环拓扑结构：

[主压缩机] → [低温回热器冷侧] → [再压缩机] → [高温回热器冷侧] 
→ [主加热器] → [高压透平] → [再热加热器] → [低压透平] 
→ [高温回热器热侧] → [低温回热器热侧] → [预冷器] → [主压缩机]

关键组件建模方程：

1. 压缩机（离心式）：

   % 等熵效率模型
   isen_eff = @(N