列管式換熱器出口溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說明-文庫吧資料
2025-04-14 13:37本頁面
【正文】 GS(s) = Go(s) (1eτs) 由圖8可得Smith預(yù)估控制器的傳遞函數(shù)Φ(s)為 另有 由上面兩式可以看出，在定值和外擾作用下的閉環(huán)特征方程中均不包含受控對(duì)象的純延遲，因而起到了純延遲的補(bǔ)償作用。Smith預(yù)估器控制原理圖如圖8所示。對(duì)于帶長時(shí)滯過程而言，Smith預(yù)估器是一種非常有效的通用的補(bǔ)償器，其主要優(yōu)點(diǎn)在于滯后時(shí)間能從閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程中消除。從圖7可以得出換熱器一般溫控系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為： 由于特征方程里含有eτ s項(xiàng)，這對(duì)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性極其不利，若τ足夠大，系統(tǒng)就很難穩(wěn)定；而且由于系統(tǒng)中含有純滯后環(huán)節(jié)，使控制器的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜。一般的溫控系統(tǒng)如圖7所示。4 方案比較 換熱器一般溫控系統(tǒng)根據(jù)換熱器的結(jié)構(gòu)及一般熱力學(xué)原理，可得被控對(duì)象傳遞函數(shù)的近似表達(dá)式： 式中 GP( s) ———對(duì)象的傳遞函數(shù)； K———對(duì)象的放大系數(shù)； TS———對(duì)象的時(shí)間常數(shù)； τ———對(duì)象的純時(shí)間滯后； Go(s)———對(duì)象傳遞函數(shù)中不含純滯后的部分。 表1 模糊控制規(guī)則表 去模糊化：采用最大隸屬度法,分別對(duì) 輸出模糊集合UU…、U49進(jìn)行去模糊化,將模糊控制器輸入量化等級(jí)與其輸出精確值相對(duì)應(yīng), 得到模糊控制查詢表,如表所示。由E、EC及上式推理合成 規(guī)則,得到輸出模糊集U=(EEC)模糊關(guān)系R的求法如下:R=(EEC) U。 圖6模糊子集的隸屬函數(shù) 模糊推理：對(duì)于雙輸入單輸出模糊控制器,其控制規(guī)則為“ifEisAandECisBthenUis C”來描述,根據(jù)過程控制的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)得到49條規(guī)則，根據(jù)這些規(guī)則,可求得模糊關(guān)系R。2=15,KU=5/6?？闪?E、EC及U的模糊集合論域均取{3,2, 1,0,1,2,3}的離散區(qū)間。2,0Gc2(s)G1(s)模糊控制器G2(s)eτs積分環(huán)節(jié)G0(s)(1eτs)G2(s)(1eτs)圖3 基于主副回路Smith預(yù)估補(bǔ)償?shù)拇?jí)模糊控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)其中 ，副回路等效傳遞函數(shù)為 外回路中含有Smith預(yù)估器的控制器的等效傳遞函數(shù) ，則圖3所示的串級(jí)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 由上兩式可以看出，經(jīng)兩級(jí)Smith預(yù)估器補(bǔ)償后，系統(tǒng)的特征方程為1+G2(s)GC2(s)(1+G1(s)GC1(s))=0 特征方程不包含eτs，因此，滯后特性不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。以模糊控制和積分調(diào)節(jié)器作為主調(diào)節(jié)器，由于模糊控制具有動(dòng)態(tài)特性好，魯棒性強(qiáng)的特點(diǎn)，克服對(duì)象模型不精確，對(duì)象參數(shù)時(shí)變的缺點(diǎn)，副回路以Simth預(yù)估補(bǔ)償器為輔，解決純滯后問題。對(duì)換熱器出口溫度偏差、偏差變化率和冷流體的流量值模糊化，使換熱器熱流體出口溫度控制過渡過程平穩(wěn)。被調(diào)參數(shù)（換熱器出口溫度）經(jīng)檢驗(yàn)元件測量并由溫度變送器轉(zhuǎn)換處理獲得測量信號(hào)c，測量值c與給定值r的差值e送入調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器對(duì)偏差信號(hào)e進(jìn)行運(yùn)算處理后輸出控制作用u。本設(shè)計(jì)采用一帶有Smith預(yù)估補(bǔ)償?shù)哪：?jí)控制器的控制系統(tǒng)，主控變量為換熱管出口溫度，副變量為冷水流量。若冷物流流量與給定值有偏差，調(diào)節(jié)離心泵使冷物流流量變化，調(diào)節(jié)冷物流流量，進(jìn)一步調(diào)節(jié)熱物流出口溫度，這樣組成流
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