PSA制氧技术成熟,产氧纯度较高,能耗低,自动化程度高,工艺简单,操作简便,广泛应用于高原制氧方面。随着海拔的升高,大气压力和空气密度降低,PSA制氧设备的产品气氧浓度和产氧量等指标也随之降低。针对此现象,变海拔工况的携运行式制氧设备由于使用地点不确定,无法在每次使用时对其最佳工艺参数进行实验测定,因此需要设计一种根据不同海拔高度自动调节工艺参数的制氧控制系统,使携运行式PSA制氧设备每次运行时都能在最佳工艺参数的条件下产氧,实现高原自适应。本研究主要完成了以下内容:（1）PSA制氧实验平台的设计与搭建。基于典型的Skarstrom循环流程采用了两塔五步PSA制氧工艺流程,包括加压吸附、均压降、解吸、反吹冲洗和均压升步骤;对PSA制氧实验平台进行了结构组成设计,完成了分子筛的选型与用量计算、吸附塔的设计、主要部件的选型等,确定了吸附床直径为87 mm,有效高度为380 mm,高径比为4.37;对PSA制氧实验平台的控制系统进行了设计,包括PLC控制单元设计、空气压缩单元设计、信号检测单元设计、制氧单元设计和HMI单元设计等;（2）高原环境下PSA制氧工艺参数对制氧效果影响的研究。首先分析了高原环境特征中低气压对PSA制氧效果影响的机理;其次通过高原模拟实验研究了高原环境下工艺参数对PSA制氧效果的影响规律,结果显示:在产品气氧浓度低于上限值之前,增大进气量可以有效提高产品气氧浓度;产品气氧浓度随吸附时间和均压时间的增大,呈现先上升后下降的趋势,存在最优的吸附时间和均压时间,且最优吸附时间和最优均压时间随着海拔高度的上升而增大;多因素方差分析结果表明,除进气量、吸附时间和均压时间中单个因素会对PSA制氧效果产生显著影响外,三者之间的交互作用也会对PSA制氧效果产生显著影响;（3）高原自适应PSA制氧控制方案的研究与实验。基于工艺参数对PSA制氧效果的影响规律,设计了进气量控制、吸附时间控制和均压时间控制的单一参数控制方案和多参数混合控制方案,结合PID控制算法编写了控制程序,并对该控制程序进行了高原模拟实验,结果表明:运用进气量控制的单一参数控制方案,在海拔4000 m及以下可使实验平台的产品气氧浓度达到90%以上,最高可提升12%左右;运用吸附时间控制的单一参数控制方案,在海拔2000 m及以下时可使实验平台的产品气氧浓度达到90%以上,最高可提升7%左右;运用均压时间控制的单一参数控制方案,在海拔2000 m及以下可使实验平台的产品气氧浓度达到90%以上,最高可提升4%左右;运用多参数混合控制方案,在海拔5000 m及以下可使实验平台的产品气氧浓度达到90%以上（海拔5000 m时产品气氧浓度可达91.14%）,最高可提升20%左右,高原自适应效果显著;（4）高原自适应PSA制氧控制系统的可靠性分析。通过引入模糊理论,结合T-S门和故障树分析,利用T-S模糊故障树对高原自适应PSA制氧控制实验平台进行稳定性分析,结果显示:根据各底事件的故障模糊概率,可计算出实验平台故障的模糊概率;通过计算得到了各底事件的概率重要度和关键重要度,从中可以找出制氧平台的薄弱环节为参数调节不准、通讯故障、分子筛受潮和失效、变频器故障等,平时需要对这些环节加强检查和保养,同时可根据重要度顺序编制安全检查表,为实验平台的故障诊断和确定安全防范措施的顺序提供了依据。本文创新性地提出了单一工艺参数控制和多参数混合控制的高原自适应制氧控制方案,并在低压氧舱中进行了高原模拟实验,验证了制氧控制方案的高原自适应效果,为携运行式PSA制氧设备随海拔高度上升产品气氧浓度下降的问题提出合理的解决方案,对携运行式PSA制氧设备的研制提供重要参考。