PPT《提问1》

提问1

1、假设VA为气关阀, VB为气开阀,确定控制器的正反作用?

2、该控制系统是如何工作的?与分程、串级控制有何不同? 纯滞后过程控制 于玲浙江大学控制系2015/05/14 主要内容 问题引出Smith 补偿器改进Smith 补偿器内模控制的结构实际内模控制器内模控制仿真 常规 PID 控制系统 case1: case2: 比例积分控制器 会发生什么情况? 常规PID控制仿真 case1: case2: 怎么办? 主要内容 问题引出Smith 纯滞后补偿器改进Smith 补偿器内模控制的结构实际内模控制器内模控制仿真 Smith预估控制器 + + + - + + + - Smith预估补偿原理 关键是内部模型! + + + - + + + + + - Smith预估补偿原理 + + + + + - Smith预估补偿器 + + + + + - Smith预估控制器 + + - + + - + + PID控制器 单回路与Smith控制的对比仿真 仿真:模型一致的情况 Kc= 1.

1Ti =

20 Kc= 10Ti =

1 单回路PID Smith预估 对比仿真(续) 仿真:模型不一致的情况 模型无偏差 模型有偏差 主要内容 问题引出Smith 纯滞后补偿器改进Smith 补偿器内模控制的结构实际内模控制器内模控制仿真 改进的Smith预估控制器 + + + + + - 理想Smith预估器 改进Smith预估器 主要内容 问题引出Smith 纯滞后补偿器改进Smith 补偿器内模控制的结构实际内模控制器内模控制仿真 基本内模控制结构 内模控制器 不是PID控制器 如何构成的? 内模控制器 情况I :[R(s) = 0, D(s) = 幅值为1的阶跃干扰 ] 内模控制器 情况II :[D(s) = 0, R(s) ≠ 0] 内模控制的闭环传递函数 由基本的内模控制结构图,可得: 主要内容 问题引出Smith 纯滞后补偿器改进Smith 补偿器内模控制的结构实际内模控制器内模控制仿真 实际内模控制器 控制器是内模的逆!是否可以实现? 纯超前环节 分子阶次比分母高 结论:理想控制器不可实现! 实际内模控制器 控制器是内模的逆!是否可以实现? 如果为负,不稳定控制器 分子阶次比分母高 结论:理想控制器不可实现! 用计算机很容易实现! 实际内模控制器 根据以上的结论,我们来设计实际的内模控制器.首先将内部模型分为静态部分和动态部分: 控制器动态近似为模型动态的逆! 如何实现近似? 实际的内模控制器由过程模型除去不可逆部分后剩余部分的逆构成,即 实际内模控制器 将模型的动态部分进行因式分解: 不可逆部分,包括所有的纯滞后和右半平面零点 可逆部分,剩余的环节 实际内模控制器 分子阶次比分母高 怎么办? 加入一个静态增益为1的低通滤波器f 实际内模控制器 设为希望的闭环函数 使分母的阶次不小于分子的阶次 主要内容 问题引出Smith 纯滞后补偿器改进Smith 补偿器内模控制的结构实际内模控制器内模控制仿真 内模控制仿真1 内模控制仿真1(续) 内模控制仿真2 内模控制仿真2(续) Tf =

1 Tf =

4 Tf =

10 Tf =

20 完全的内模控制结构 方案设计讨论2 设计一套控制方案,来控制接触池开始处的氯离子的残余量.由于接触池中将会发生一系列的反应,氯离子真实残余量并不等于进入接触池的氯离子含量.环保局对氯离子真实残余量很感兴趣.因此,在接触池的出口处安装了第二台分析器.请设计一套控制方案来控制流出物中的氯离子残余量. 方案设计讨论5 图示的裂解炉由两部分组成,共用一个烟道.在每一个部分中都在发生轻烃(碳氢化合物)和水蒸气的裂化反应.该装置通过控制进入到每一部分的燃料来控制裂解产品的温度,通过控制安装在烟道上的排风扇的转速来控制炉内压力.风扇可以引导燃气排出烟囱.当炉内压力增加时,压力控制器就会增加风扇速度来降低压力.设计一个比值控制方案,以使每一部分都能根据轻烃流量按比例控制水蒸气的流量.操作员只需要设定轻烃的流量.在过去几周的运行中,操作人员注意到压力控制器的输出总是100%.这表明控制器PC 57在尽最大可能来保证压力控制.然而,这并不是理想状态.这表明压力超出了可控范围.因此,必须设计一种控制方案.当该控制器的输出大于90%时,轻烃流量就需要减少来维持压力控制器输出稳定在90%.当轻烃流量减少时,用来保持出口温度的燃料需求量也会减少,这样会降低烟道压力,使得压力控制器降低风扇速度.当控制器的输出少于90%时,轻烃的输入流量就为操作人员的设定量.由于左边锅炉的效率没有右边的高.因此,减少轻烃流量的正确策略为首先将左侧的输入量减少到35%;

如果还需要继续减少,再对右侧的输入进行减少,直到减少至35%(如果还需要继续减少,一个连锁系统将会关闭裂解炉).请设计一个控制方案,以保证压力控制器的输出低于90%.