【導(dǎo)讀】的控制，以確保塔頂和塔底產(chǎn)品的質(zhì)量。圖1中，F(xiàn)為進(jìn)料量，它受上游流程控制，為精餾。作為提餾段溫度TS的控制手段。u1為調(diào)節(jié)閥VL的相對(duì)輸入信號(hào)，u2為調(diào)節(jié)閥VQ的相對(duì)輸。泵出口壓力，Pp受塔頂產(chǎn)品調(diào)節(jié)閥VD開(kāi)度的影響，變化范圍較大。圖1中Lm、Vm、Fm分。別為L(zhǎng)、V、F的測(cè)量值。該精餾塔的靜態(tài)工作點(diǎn)為T0=140℃，F(xiàn)0=60T/hr，L0=20T/hr，V0=15T/hr，u10=25%，fL0=75%，u20=25%，fQ0=25%，Pp0=MPa，這里，fQ為調(diào)節(jié)閥VQ相對(duì)流通面積，fL為調(diào)節(jié)閥L相對(duì)流通面。小值為0，最大值為100。來(lái)近似，溫度測(cè)量環(huán)節(jié)的一階時(shí)間常數(shù)?RT分；KR2、KRd2在一定范圍內(nèi)變化，這里設(shè)KR2、KRd2的變化范圍分別。響應(yīng)試驗(yàn)，以獲得“廣義對(duì)象”開(kāi)環(huán)階躍響應(yīng)曲線；由圖我們可知，被控變量TS、TR控制回路都存在兩種主要干擾。且被控變量TS、TR相互耦合。為此，我設(shè)計(jì)了兩種方案來(lái)實(shí)現(xiàn)控制精餾塔的溫度。

　　

【正文】 曲線 （ f）三種干擾量同時(shí)對(duì)系統(tǒng)輸出的擾動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn)（開(kāi)始 40min 后，三種干擾量同時(shí)給階躍信號(hào)）： 三種干擾同時(shí)作用 TR 響應(yīng)曲線 三種干擾同時(shí)作用 TS 響應(yīng)曲線 由以上圖形比較可以得出結(jié)論：控制系統(tǒng)在“閉環(huán)”狀態(tài)下，溫度設(shè)定值跟蹤響應(yīng)性能好，響應(yīng)時(shí)間短；干擾量 PP 與 F 可以通過(guò)反饋控制迅速消除，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定；通過(guò)解耦環(huán)節(jié)以后，干擾量 V 不再對(duì)被控變量 TR造成影響。但干擾量 V 仍讓是被控變量 TS的主 21 要干擾量，僅靠反饋控制可以消除，但是超調(diào)量大，調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)，不利于系統(tǒng)安全。 變換對(duì)象特性傳遞函數(shù)，測(cè)定系統(tǒng)“閉環(huán)”動(dòng)態(tài)性能 R L ( ) 0 .2() ( ) 0 .4 1p L sGs f s s?????，2 ()( ) 2 0 0()Rd pLsGs Ps???? 2 () 0 .2() ( ) 0 .5 1HSp VQsGs f s s?????，2 ()( ) 1 5()d TsGs Vs???? 42 . 5 2 . 54 1 .53 1 4 13 .0 42 1 5 1sRssSeG ssG eess?????????? ???????? ????； ? ? ? ?() 0 .2( ) e x p 4( ) 2 1RRd TsG s sF s s? ?? ? ???； ? ? ? ?() 0 .4( ) e x p 3( ) 3 1SSd TsG s sF s s? ?? ? ??? （ a）溫度設(shè)定值跟蹤響應(yīng)試驗(yàn)（溫度設(shè)定值為 140℃）： 溫度設(shè)定值 TR 響應(yīng)曲線 溫度設(shè)定值 TS 響應(yīng)曲線 （ b）泵出口壓力 PP 對(duì)系統(tǒng)輸出的擾動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn)（開(kāi)始 40min 后，給階躍信號(hào) +）： 泵出口壓力干擾 TR 響應(yīng)曲線 泵出口壓力干擾 TS 響應(yīng)曲線 22 （ c）進(jìn)料量 F 對(duì)系統(tǒng)輸出的擾動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn)（開(kāi)始 40min 后，給階躍信號(hào) +20T/hr）： 進(jìn)料量干擾 TR 響應(yīng)曲線 進(jìn)料量干擾 TS 響應(yīng)曲線 （ d）塔底回流量 V 對(duì)系統(tǒng)輸出的擾動(dòng)響應(yīng)試驗(yàn)（開(kāi)始 40min 后，給階躍信號(hào) +15T/hr）： 塔底回流量干擾 TR 響應(yīng)曲線 塔底回流量干擾 TS 響應(yīng)曲線 通過(guò)以上圖形，可以看出：塔頂回路可以維持穩(wěn)定，但是對(duì)于塔底回路來(lái)說(shuō)， 無(wú)論是溫度設(shè)定值跟蹤響應(yīng)曲線還是擾動(dòng)響應(yīng)曲線，都發(fā)生強(qiáng)烈的振蕩。所以在各控制器參數(shù)均保持不變的前提下，當(dāng)對(duì)象特性在發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)將可能出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況，即每當(dāng)對(duì)象特性發(fā)生變化時(shí)，我們都要進(jìn)行 PID 整定，才能維持系統(tǒng)的穩(wěn)定，才能使系統(tǒng)獲得最佳狀態(tài)。 23 四、 控制性能比較 表 1 不同方案的控制性能比較表格 方案一 方案二 TR TS TR TS 溫度設(shè)定值跟蹤 衰減比 ： 1 6： 1 :1 3:1 超調(diào)量 /℃ 63 36 35 9 調(diào)節(jié)時(shí)間 /min 14 是否穩(wěn)定 是 是 是 是 泵壓力干擾影響 最大動(dòng)態(tài)偏差/℃ 7 0 恢復(fù)時(shí)間 /min 3 4 0 是否穩(wěn)定 是 是 是 是 進(jìn)料量干擾影響 最大動(dòng)態(tài)偏差/℃ 6 6 恢復(fù)時(shí)間 /min 9 12 是否穩(wěn)定 是 是 是 是 塔底回流量干擾影響 最大動(dòng)態(tài)偏差/℃ 16 150 0 150 恢復(fù)時(shí)間 /min 25 0 是否穩(wěn)定 是 是 是 是 由表格中的數(shù)據(jù)比較可以得出：控制系統(tǒng)未解耦時(shí)，溫度設(shè)定值跟蹤時(shí)超調(diào)量大，調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)，相對(duì)于解耦的系統(tǒng)，穩(wěn)定性要差一些。而且，干擾量會(huì)同時(shí)對(duì)兩個(gè)被控變量造成影響。解耦之后，控制通道的干擾量只會(huì)對(duì)自己通道的控制變量造成影響，便于控制以及調(diào)整；另外，解耦后相當(dāng)于單回路控制回路， PID 整定簡(jiǎn)單。 五、 心得體會(huì) 過(guò)程控制是自動(dòng)化專業(yè)的一門重要分支，也是自動(dòng)化本科學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。 過(guò)程控 制的課程設(shè)計(jì)是 精餾塔溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 ，是一 個(gè)比較實(shí)際，切合實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的課題。課程設(shè)計(jì)綜合了過(guò)程控制系統(tǒng)的各種理論，涉及到各種總控制系統(tǒng)的，像簡(jiǎn)單的 pid 控制，解耦， smith 預(yù)估，前饋控制，串級(jí)控制等，是檢驗(yàn)過(guò)程控制課程學(xué)習(xí)的很好的試金石。 在整個(gè)過(guò)孔課程設(shè)計(jì)中，最難的就是控制方法的確定，究竟應(yīng)該選擇怎樣的控制方法。控制方法的選擇不單單只是考慮控制效果，還應(yīng)該考慮實(shí)際生產(chǎn)的成本控制，是否簡(jiǎn)單易行等各種因素。因此一開(kāi)始我選擇一個(gè)簡(jiǎn)單的 pid 控制系統(tǒng)，看看簡(jiǎn)單系統(tǒng)的控制是否能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。再者，本設(shè)計(jì)中涉及兩個(gè)被控變量，兩個(gè)輸入，很明顯需要檢驗(yàn)是否 存在強(qiáng)耦合關(guān)系，所以解耦的設(shè)計(jì)也是十分必要的。結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 控制系統(tǒng)未解耦時(shí)，溫度設(shè)定值跟蹤 24 時(shí)超調(diào)量大，調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)，相對(duì)于解耦的系統(tǒng)，穩(wěn)定性要差一些。而且，干擾量會(huì)同時(shí)對(duì)兩個(gè)被控變量造成影響。解耦之后，控制通道的干擾量只會(huì)對(duì)自己通道的控制變量造成影響，便于控制以及調(diào)整；另外，解耦后相當(dāng)于單回路控制回路， PID 整定簡(jiǎn)單。 此題中還是存在強(qiáng)耦合關(guān)系，實(shí)際應(yīng)用這應(yīng)該考慮解耦。 本次課程設(shè)計(jì)，時(shí)間不是很長(zhǎng)，也比較趕，中間還穿插著計(jì)控課程設(shè)計(jì)， plc 創(chuàng)新實(shí)踐，生產(chǎn)實(shí)習(xí)（對(duì)于我來(lái)說(shuō)還要考慮實(shí)習(xí)等）能按時(shí)完成任務(wù)也為自己點(diǎn)個(gè)贊 ，希望以后的設(shè)計(jì)都要認(rèn)真做好。 繼續(xù)努力。