生物质组成成分复杂,从微观上难以描述其热解反应过程,但是过程规律是会以表观现象的方式呈现出来。在生物质微波热解过程中,温度数据测量产生的误差和控制系统中温度存在的非线性、时变性和时滞性会影响其热解反应机理的研究。因此,本研究通过对生物质热解系统建模,使用模糊PID控制算法提高生物质微波热解过程温度的控制精度,对温度优化后的生物质微波热解反应动力学进行研究,并分析获得的动力学参数。通过与普通热解获得的实验数据进行对比分析,以期为生物质微波热解技术的应用提供理论基础。本文的主要结论如下:(1)以玉米秸秆作为热解原料,根据科恩-库恩公式对热解的升温过程进行建模,研究PID控制算法,预测控制算法和模糊PID控制算法对建立的模型控制效果,仿真结果表明:将玉米秸秆的升温过程作为一阶加纯滞后模型建立的传递函数,使用MATLAB软件对选择的控制算法进行仿真后,PID控制算法的超调量最大(大约19%),达到稳态的时间需要38s。在预测控制中对建立的模型传递函数使用最小二乘法进行模型辨识,根据系统的实际输出和预测输出以及预测误差曲线的趋势可以看出,随着样本的数量的增加,误差逐渐增大,预测控制算法可以降低被控系统的超调量,但是响应速度变慢,响应时间增加到54s,而模糊PID的控制效果最好,响应时间减少到4s,且无超调量,稳定性最好。(2)以生物质(玉米秸秆)及其有机模型化合物(木质素和纤维素)作为微波热解反应原料,使用PID控制算法和模糊PID控制算法对微波热解系统进行优化,实验结果表明:不同的原料微波热解的升温过程差别较大,玉米秸秆使用模糊PID控制算法达到稳定温度值所用时间大约需要6 min,比PID控制算法使用的时间少,木质素在前期热解时两者的升温曲线差别较小,在1min以后模糊PID控制的升温效果优于PID控制。纤维素的热解升温曲线比木质素和玉米秸秆的更加平滑,最终达到稳定时的温度比PID控制的高,大约为520℃,而PID控制达到稳定时的温度为460℃,因此,模糊PID控制生物质微波热解时,其响应速度更快,达到目标设定的时间更短,控制效果优于传统PID控制。(3)使用普通加热的热重分析仪和微波加热的热重分析装置对生物质(玉米秸秆)及其有机模型化合物(木质素和纤维素)进行热解实验研究,实验结果表明:与普通热解相比较,三种原料微波热解的反应级数改变,反应的表观活化能明显降低。玉米秸秆由二级反应变成一级反应,木质素由三级反应变成一级反应,反应变简单,纤维素的热解反应中由二级反应变成三级反应,反应过程变复杂。(4)使用PID算法与模糊PID算法对生物质微波热解的反应动力学进行分析,分析结果表明:使用模糊PID控制算法对温度进行优化,并不改变生物质热解的化学历程,反应级数不改变,但是反应的表观活化能E明显降低,玉米秸秆由58.01KJ/mol变为49.22KJ/mol,木质素由20.13KJ/mol减少到16.65KJ/mol,纤维素则从116.02KJ/mol减小至92.97KJ/mol,因此可以看出温度控制更精确可以减小实验存在的误差。