復(fù)雜控制系統(tǒng)ppt課件

1、 一、前饋反響控制技術(shù) 二、雙重控制 三、浮動(dòng)塔壓控制系統(tǒng) 四、均勻控制系統(tǒng) 五、精餾塔的控制 第四章 復(fù)雜 控制技術(shù)前饋反響控制技術(shù) 一、 反響控制和前饋控制的特點(diǎn) 二、 不變性原理與前饋控制器 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式第四章 復(fù)雜控制技術(shù)一 前面各部分討論的控制系統(tǒng)，都是帶有反響的閉環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)被控系統(tǒng)遭到擾動(dòng)后，必需等到被控參數(shù)出現(xiàn)偏向，控制器才有動(dòng)作，以補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)控制參數(shù)的影響。 假設(shè)能在擾動(dòng)出現(xiàn)時(shí)就進(jìn)展控制，而不是等到偏向發(fā)生后再進(jìn)展控制，這樣就能更有效地消除擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響。前饋控制就是根據(jù)這個(gè)思緒提出來的。 反響控制的特點(diǎn) 例如下圖為換熱器溫度控制系統(tǒng)原理框圖。圖中：Q2為

2、熱流體溫度；Q1為冷流體溫度，q為流體的流量，qD為蒸汽的流量，pD為蒸汽的壓力，kv為調(diào)理閥開度。 一、 反響控制和前饋控制的特點(diǎn)-反響控制的特點(diǎn)上圖中，當(dāng)擾動(dòng)物料流量q，入口溫度q1，蒸汽壓力pD發(fā)生后，引起：22202Dvqke一、 反響控制和前饋控制的特點(diǎn)-反響控制的特點(diǎn)一 反響控制和前饋控制的特點(diǎn)-反響控制的特點(diǎn)反響控制的特點(diǎn)為：u 反響控制的本質(zhì)是“基于偏向來消除偏向。假設(shè)沒有偏向出現(xiàn)，也就沒有控制造用。u無論擾動(dòng)發(fā)生在那里，總要等到引起被控量發(fā)生偏向后，調(diào)理器才動(dòng)作。故調(diào)理器的動(dòng)作總是落后于擾動(dòng)作用的發(fā)生，是一種相對(duì)“不及時(shí)的控制。 前饋控制的特點(diǎn) 例換熱器前饋控制。假設(shè)該系統(tǒng)中

3、物料流量q是被控量q2的主要擾動(dòng)。假設(shè)q變化頻繁且幅值大，對(duì)出口溫度q2的影響最大。這時(shí)可思索采用前饋控制。2vftkuq 一、 反響控制和前饋控制的特點(diǎn)-前饋控制的特點(diǎn)u 前饋控制器“基于擾動(dòng)來消除擾動(dòng)對(duì)被控量的影響，又稱前饋控制為“擾動(dòng)補(bǔ)償。u 擾動(dòng)發(fā)生后，前饋控制器“及時(shí)動(dòng)作，對(duì)抑制被控量由于擾動(dòng)引起的動(dòng)、靜態(tài)偏向比較有效。u 前饋控制屬于開環(huán)控制。因此只需系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)是穩(wěn)定的，那么控制系統(tǒng)必然穩(wěn)定。u 一條前饋只對(duì)被前饋的可測(cè)而不可控的擾動(dòng)有校正作用，而對(duì)系統(tǒng)中的其它擾動(dòng)無校正作用。u 前饋控制器的控制律有時(shí)較復(fù)雜。 一、 反響控制和前饋控制的特點(diǎn)-前饋控制的特點(diǎn)1、不變性原理：控制系

4、統(tǒng)的被控量與擾動(dòng)量完全無關(guān)，或在一定的準(zhǔn)確度下無關(guān)。 任何一個(gè)系統(tǒng)，總是希望被控量受擾動(dòng)的影響越小越好。如圖：當(dāng)f(t)不為零時(shí)，該系統(tǒng)的不變性定義為：0)(ty 按照控制系統(tǒng)輸出參數(shù)與輸入?yún)?shù)的不變性程度，有絕對(duì)不變性、e不變性和穩(wěn)態(tài)不變性等幾種不變性類型。 二、 不變性原理與前饋控制器設(shè)計(jì)-不變性原理 絕對(duì)不變性：指系統(tǒng)在擾動(dòng)f(t)的作用下，被控參數(shù)y(t)在整個(gè)過程中一直堅(jiān)持不變。即e動(dòng)e靜0。如以下圖所示。圖中；f(t)為擾動(dòng)，y1(t)為由擾動(dòng)引起的被控參數(shù)的變化。y2(t)為前饋控制器對(duì)被控參數(shù)的影響。y(t)為被控參數(shù)的實(shí)踐變化量。y(t)=y1(t)+y2(t)=0 二、 不

5、變性原理與前饋控制器設(shè)計(jì) e不變性：指系統(tǒng)在擾動(dòng)f(t)的作用下，被控參數(shù)y(t)的偏向小于一個(gè)很小的e值。即|y(t)|e，當(dāng)f(t)不為零時(shí)。 穩(wěn)態(tài)不變性：指系統(tǒng)在擾動(dòng)f(t)的作用下，雖然被控參數(shù)y(t)的動(dòng)態(tài)偏向不為零，但其靜態(tài)偏向恒為零，即：0)( , 0)(limtftyt 二、 不變性原理與前饋控制器設(shè)計(jì) 二、 不變性原理與前饋控制器設(shè)計(jì)-前饋控制器2、前饋控制器： 前饋控制器的設(shè)計(jì)根據(jù)是不變性原理。前饋控制系統(tǒng)由兩部分組成。當(dāng)擾動(dòng)發(fā)生后，經(jīng)過擾動(dòng)通道引起被控量的變化。同時(shí)，前饋控制器根據(jù)擾動(dòng)的性質(zhì)及大小對(duì)過程的控制通道施加控制，使被控量發(fā)生與前者相反的變化，以抵消擾動(dòng)對(duì)被控對(duì)象

6、的影響。前饋控制器的典型構(gòu)造圖中，Gn(s)是被控對(duì)象擾動(dòng)通道的傳送函數(shù)；Dn(s)是前饋控制器的傳送函數(shù)；G(s)被控對(duì)象的傳送函數(shù)。n為可測(cè)不可控的干擾；y為被控參數(shù)；假定u10，有：)()()()()()()(21sNsGsGsDsYsYsYnn整理得：)()()()()(sGsGsDsNsYnn 二、 不變性原理與前饋控制器設(shè)計(jì)-前饋控制器的典型構(gòu)造根據(jù)絕對(duì)不變性原理：0)()()()()(sGsGsDsNsYnn由此得到前饋控制器傳送函數(shù)為：)()()(sGsGsDnn也可由e不變性或穩(wěn)態(tài)不變性原理來設(shè)計(jì)前饋控制器。略 二、 不變性原理與前饋控制器設(shè)計(jì)-前饋控制器的典型構(gòu)造 靜態(tài)前饋

7、控制系統(tǒng) 根據(jù)穩(wěn)態(tài)不變性原理設(shè)計(jì)靜態(tài)前饋控制器。這種補(bǔ)償只能在穩(wěn)態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)的補(bǔ)償。mnnKsGsGsD)()()( 動(dòng)態(tài)前饋控制系統(tǒng) 根據(jù)絕對(duì)不變性原理設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)前饋控制器。)()()(sGsGsDnn 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-靜態(tài)和動(dòng)態(tài)前饋控制系統(tǒng) 前饋反響控制系統(tǒng)一 前饋控制的局限性 前饋控制屬于開環(huán)控制。故普通不單獨(dú)運(yùn)用前饋控制； 完全補(bǔ)償難以實(shí)現(xiàn)。1難以準(zhǔn)確地掌握過程擾動(dòng)通道和控制通道Gn(s) 和G(s)的特性。有些過程對(duì)象常含有非線性特性，在不同的工況下，動(dòng)態(tài)性能參數(shù)將變化，單一的前饋模型難以順應(yīng)。2有些前饋模型Dn(s)難以實(shí)現(xiàn)，只能用計(jì)算機(jī)完成。3一個(gè)擾動(dòng)需求一個(gè)丈量變

8、送安裝，干擾多時(shí)，呵斥控制系統(tǒng)龐大。 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋反響控制系統(tǒng)二 前饋反響控制系統(tǒng) 為理處理上述前饋控制的局限性，吸收前饋控制對(duì)擾動(dòng)的補(bǔ)償作用和反響控制對(duì)偏向的控制造用的優(yōu)點(diǎn)，可組成前饋反響控制系統(tǒng)。例煉油安裝加熱爐的前饋反響控制系統(tǒng)。圖中，q為被控量，物料流量qF經(jīng)常發(fā)生變化。因此對(duì)此干擾實(shí)行前饋控制。當(dāng)qF變化時(shí)，經(jīng)過FT，F(xiàn)FC的信號(hào)變化，從而調(diào)理閥門的開度，改動(dòng)q。 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋反響控制系統(tǒng)三 典型前饋反響控制系統(tǒng)構(gòu)造圖 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋反響控制系統(tǒng)n 典型前饋反響控制系統(tǒng)控制效果分析一圖(a)中前饋信號(hào)接在反響控制器之后。

9、可知：在擾動(dòng)N(s)的作用下，系統(tǒng)的輸出為：)()()()()()()()()(sYsGsDsNsGsDsNsGsYnn上式中：右邊第一項(xiàng)為干擾對(duì)輸出量的影響，第二項(xiàng)為前饋校正作用，第三項(xiàng)為反響校正作用。 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋反響控制系統(tǒng)傳送函數(shù)為：)()(1)()()()()(sGsDsGsDsGsNsYnn分析 (1)：在單純的前饋控制時(shí)，有：)()()()()(sGsDsGsNsYnn與上式相比，前饋反響控制時(shí)干擾對(duì)被控量的影響比單純前饋控制小 倍。)()(11sGsD 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋反響控制系統(tǒng)分析 (2)：在前饋反響控制系統(tǒng)中，根據(jù)絕對(duì)不變性原理得：

10、)()()(0)()(1)()()()()(sGsGsDsGsDsGsDsGsNsYnnnn這與單純前饋控制系統(tǒng)時(shí)一樣分析(3)：在反響控制系統(tǒng)中，穩(wěn)態(tài)精度與穩(wěn)定性存在矛盾。而前饋反響控制能在一定的程度上處理這一矛盾，提高控制質(zhì)量。 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋反響控制系統(tǒng)n 典型前饋反響控制系統(tǒng)控制效果分析二圖(b)中前饋信號(hào)接在反響控制器之前?？芍涸跀_動(dòng)N(s)的作用下，系統(tǒng)的輸出為：)()()()()()()()()()(sYsGsDsNsGsDsDsNsGsYnn傳送函數(shù)為：)()(1)()()()()()(sGsDsGsDsDsGsNsYnn在完全補(bǔ)償條件下絕對(duì)不變性，前饋控

11、制器為：)()()()(sGsDsGsDnn 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋反響控制系統(tǒng)四數(shù)字前饋反響控制算法圖中：T為采樣周期；Dn(z)為前饋控制器； D (z)為反響控制器； H(s)為零階堅(jiān)持器；假設(shè)：212211211)(1)(，ssnesTKsGesTKsG 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-數(shù)字前饋反響控制系統(tǒng)122112/1/1)()()(TKTKKeTsTsKsNsusDfsfnn，)(1)()(1)(21tnTdttdnKtuTdttdufnn假設(shè)采樣周期T足夠短并設(shè)t=mT，即純滯后時(shí)間t是采樣周期T的整數(shù)倍 ，可對(duì)微分項(xiàng)離散化，得到差分方程。)()()(sGsGsDnn

12、 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-數(shù)字前饋反響控制系統(tǒng)212211211)(1)(，ssnesTKsGesTKsG)(1)()(1)(21tnTdttdnKtuTdttdufnnTmkumkudttduTkukudttduTdtmkntnkutunnnnnnnn) 1()()() 1()()()()()()()()()() 1()() 1()(111122111111TTTKBTTTTTTKBTTTAmknBmknBkuAkufmfmmmnn， 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-數(shù)字前饋反響控制系統(tǒng)五數(shù)字前饋反響控制算法步驟步驟一計(jì)算反響控制的偏向e(k)；e(k)r(k)y(k)步驟二計(jì)算反響控制

13、器PID的輸出u1(k)；)() 1()()1()()()()(1111kukukukekeKkeKkeKkudipDDDDD 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-數(shù)字前饋反響控制系統(tǒng) 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-數(shù)字前饋反響控制系統(tǒng)步驟三計(jì)算前饋控制器Dn(s)的輸出un(k)；)() 1()() 1()() 1()(11kukukumknBmknBkuAkunnnmmnnDDDDD步驟四計(jì)算前饋反響控制器的輸出u(k)；)()()(1kukukun六前饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性 前饋控制是開環(huán)控制，必需求求系統(tǒng)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)要穩(wěn)定。對(duì)于無自平衡才干的系統(tǒng)，不能單獨(dú)運(yùn)用前饋控制。 現(xiàn)實(shí)上，只需反響或串級(jí)

14、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定的，那么相應(yīng)的前饋反響系統(tǒng)或前饋串級(jí)控制系統(tǒng)也是穩(wěn)定的。 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性七前饋控制的選用原那么 實(shí)現(xiàn)前饋控制的必要條件是擾動(dòng)量不可控但可測(cè)。 可測(cè)： 指擾動(dòng)量可以經(jīng)過丈量變送器，在線地將其轉(zhuǎn)換為前饋補(bǔ)償器可接受的信號(hào)。不可測(cè)的信號(hào)不能實(shí)現(xiàn)前饋。 不可控： 指擾動(dòng)量難以經(jīng)過專門的控制回路予以控制。 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋控制的選用原那么 擾動(dòng)量變化頻繁且幅度較大在擾動(dòng)量N(s)的作用下，輸出量：)()()(1)()()()(1sNsGsDsGsDsGLtynn 擾動(dòng)量N(s)的幅值越大，輸出量y(t)越大。這時(shí)單純運(yùn)用反響控制，動(dòng)態(tài)偏

15、向能夠很大?？梢运妓鬟\(yùn)用前饋控制。 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋控制的選用原那么 前饋串級(jí)控制系統(tǒng) 在實(shí)踐運(yùn)用中，常采用前饋串級(jí)控制系統(tǒng)構(gòu)造。如以下圖所示。圖中：D1(s)、D2(s)分別為主、副控制器傳送函數(shù)； Dn(s) 為前饋控制器傳送函數(shù)；G1(s)、G2(s)分別為主、副對(duì)象。 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋串級(jí)控制系統(tǒng)前饋串級(jí)控制能及時(shí)抑制進(jìn)入前饋回路和串級(jí)副回路的干擾對(duì)被控量的影響，因前饋控制的輸出不是直接作用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而是補(bǔ)充到串級(jí)控制的副回路的給定值中，這樣就降低了對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)呼應(yīng)性能的要求。這也是前饋反響控制被廣泛采用的緣由之一。 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式

16、-前饋串級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)副回路的傳送函數(shù)為W2(s)。那么上圖可簡(jiǎn)化為：)()()(1)()()()()()(12112sGsWsDsGsWsDsGsNsYnn那么：)()()()()()()()()()()(12112sYsGsWsDsNsGsWsDsNsGsYnn 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋串級(jí)控制系統(tǒng)當(dāng)副回路的任務(wù)頻率遠(yuǎn)大于主回路的任務(wù)頻率時(shí)，副回路是一個(gè)快速的比例隨動(dòng)系統(tǒng)，可以近似寫為：1)(2sW那么前饋控制器為：)()()(1sGsGsDnn根據(jù)絕對(duì)不變性原理，要求對(duì)N(s)進(jìn)展完全的補(bǔ)償，即Y(s)/N(s)=0，那么有：)()()()(12sGsWsGsDnn)()()(1

17、)()()()()()(12112sGsWsDsGsWsDsGsNsYnn 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋串級(jí)控制系統(tǒng) 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋串級(jí)控制系統(tǒng)(例子) 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋串級(jí)控制系統(tǒng)(例子) 三、 前饋控制的幾種構(gòu)造方式-前饋串級(jí)控制系統(tǒng)(例子) 反響控制和前饋控制的特點(diǎn) 不變性原理與前饋控制器 前饋控制的幾種構(gòu)造方式 靜態(tài)前饋控制系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)前饋控制系統(tǒng) 前饋反響控制系統(tǒng) 數(shù)字前饋反響控制算法 數(shù)字前饋反響控制算法步驟 前饋控制的選用原那么 前饋串級(jí)控制系統(tǒng) 本節(jié)小結(jié)雙重控制 第四章 復(fù)雜控制技術(shù)二 一、根本原理和構(gòu)造一、根本原理和構(gòu)造 對(duì)于一個(gè)被控

18、變量采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的支配變量進(jìn)展對(duì)于一個(gè)被控變量采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的支配變量進(jìn)展控制的控制系統(tǒng)稱為雙重或多重控制系統(tǒng)控制的控制系統(tǒng)稱為雙重或多重控制系統(tǒng) 。這類控制。這類控制系統(tǒng)采用不止一個(gè)控制器，其中有一個(gè)控制器的輸出作系統(tǒng)采用不止一個(gè)控制器，其中有一個(gè)控制器的輸出作為另一個(gè)稱為閥位控制器的丈量信號(hào)。為另一個(gè)稱為閥位控制器的丈量信號(hào)。 系統(tǒng)支配變量的選擇是從操作優(yōu)化的要求綜合思索的。系統(tǒng)支配變量的選擇是從操作優(yōu)化的要求綜合思索的。它既要思索工藝的合理和經(jīng)濟(jì)，又要思索控制性能的快它既要思索工藝的合理和經(jīng)濟(jì)，又要思索控制性能的快速性。而這兩者又經(jīng)常在一個(gè)消費(fèi)過程中同時(shí)存在。雙速性。而這兩者又

19、經(jīng)常在一個(gè)消費(fèi)過程中同時(shí)存在。雙重控制系統(tǒng)就是綜合這些支配變量的各自優(yōu)點(diǎn)，抑制各重控制系統(tǒng)就是綜合這些支配變量的各自優(yōu)點(diǎn)，抑制各自的弱點(diǎn)進(jìn)展優(yōu)化控制的。自的弱點(diǎn)進(jìn)展優(yōu)化控制的。PC vpc PT 圖圖 4-1 蒸汽減壓系統(tǒng)蒸汽減壓系統(tǒng)高壓蒸汽高壓蒸汽低壓蒸汽低壓蒸汽V1V2SPGC2(s)GF1(s)GF2(S)GM2(s)GM1(s)GP1(s)GP2(s)GV(s)GC1(s)R1 E1U2QY2Y1F1F2U1=R2E2YM1YM2 串級(jí)控制系統(tǒng)的框圖串級(jí)控制系統(tǒng)的框圖副控制閥副控制閥副控制器副控制器主控制閥主控制閥主控制器主控制器對(duì)對(duì)象象變送器變送器y2=u1y1r2yr1圖圖4-2

20、雙重控制系統(tǒng)框圖雙重控制系統(tǒng)框圖G02 (s)Gc2(s)G01(s)Gc1 (s)y2=u1r2yr1G02 (s)Gc2(s)G01(s)Gc1 (s)y2=u1r2yr1u2 雙重控制系統(tǒng)運(yùn)用一個(gè)變送器，兩個(gè)控制器及雙重控制系統(tǒng)運(yùn)用一個(gè)變送器，兩個(gè)控制器及兩個(gè)控制閥。與串級(jí)控制系統(tǒng)相比，雙重控制兩個(gè)控制閥。與串級(jí)控制系統(tǒng)相比，雙重控制系統(tǒng)少用一個(gè)變送器多用一個(gè)控制閥。系統(tǒng)少用一個(gè)變送器多用一個(gè)控制閥。 它們都有二個(gè)控制回路，但串級(jí)控制系統(tǒng)二者它們都有二個(gè)控制回路，但串級(jí)控制系統(tǒng)二者是串聯(lián)的，雙重控制系統(tǒng)中卻是并聯(lián)的。是串聯(lián)的，雙重控制系統(tǒng)中卻是并聯(lián)的。 它們都有它們都有“急那么治本，緩那

21、么治本的功能，急那么治本，緩那么治本的功能，但處理的問題不同。但處理的問題不同。 二、二、 系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析 從整體來看，雙重控制系統(tǒng)仍是一個(gè)定值控制系統(tǒng)。但從整體來看，雙重控制系統(tǒng)仍是一個(gè)定值控制系統(tǒng)。但與單由主控制器、副控制器和慢呼應(yīng)對(duì)象組成的單回與單由主控制器、副控制器和慢呼應(yīng)對(duì)象組成的單回路控制系統(tǒng)相比，由于添加了一個(gè)具有快速呼應(yīng)的回路控制系統(tǒng)相比，由于添加了一個(gè)具有快速呼應(yīng)的回路，使它具有一些特殊的功能。路，使它具有一些特殊的功能。 (1). 由于雙回路的存在，添加了開環(huán)零點(diǎn)，改善了控制由于雙回路的存在，添加了開環(huán)零點(diǎn)，改善了控制質(zhì)量，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。質(zhì)量，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

22、(2). 雙重控制系統(tǒng)的任務(wù)頻率也得到提高。雙重控制系統(tǒng)的任務(wù)頻率也得到提高。 (3). 動(dòng)靜結(jié)合，快慢結(jié)合，動(dòng)靜結(jié)合，快慢結(jié)合，“急那么治本，緩那么治本。急那么治本，緩那么治本。這里的這里的“快指動(dòng)態(tài)特性好，快指動(dòng)態(tài)特性好，“慢指靜態(tài)性能好。由于慢指靜態(tài)性能好。由于雙回路的存在，使雙重控制系統(tǒng)能先用主控制器的作雙回路的存在，使雙重控制系統(tǒng)能先用主控制器的作用使用使y1盡快回復(fù)到設(shè)定值盡快回復(fù)到設(shè)定值r1，保證了系統(tǒng)具有良好的，保證了系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)呼應(yīng)，到達(dá)了動(dòng)態(tài)呼應(yīng)，到達(dá)了“急那么治本的效果。同時(shí)，在急那么治本的效果。同時(shí)，在偏向減小的同時(shí)，雙重控制系統(tǒng)又充分發(fā)揚(yáng)了副控制偏向減小的同時(shí)，

23、雙重控制系統(tǒng)又充分發(fā)揚(yáng)了副控制器緩慢的調(diào)理作用，并使器緩慢的調(diào)理作用，并使y2回復(fù)到設(shè)定值回復(fù)到設(shè)定值r2，這就使，這就使系統(tǒng)具有較好的靜態(tài)性能。由于雙重控制系統(tǒng)較好地系統(tǒng)具有較好的靜態(tài)性能。由于雙重控制系統(tǒng)較好地處理了動(dòng)靜的矛盾，到達(dá)了操作優(yōu)化的目的。處理了動(dòng)靜的矛盾，到達(dá)了操作優(yōu)化的目的。三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施中的一些問題主、副支配變量的選擇主、副控制器的選擇 組成雙重控制系統(tǒng)的主、副控制器均起定值調(diào)理作用。為了消除余差，主、副控制器均應(yīng)選器具有積分作用的控制器，并且不參與微分作用。主、副控制器正反作用方式的選擇投運(yùn)和參數(shù)整定 投運(yùn)方式是先主后副，即先使快呼應(yīng)對(duì)象切入自動(dòng)，然后再切入慢呼應(yīng)對(duì)象

24、。 主控制器參數(shù)與快呼應(yīng)控制時(shí)的參數(shù)相類似，而副控制器參數(shù)選用寬比例度和大積分時(shí)間，甚至可采用純積分作用。雙重控制系統(tǒng)的關(guān)聯(lián) 雙重控制系統(tǒng)是一個(gè)包含兩個(gè)回路的相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng),但是由于該系統(tǒng)的兩個(gè)等效時(shí)間常數(shù)相差很大，因此它們之間的動(dòng)態(tài)耦合很弱。均勻控制系統(tǒng)第四章 控制技術(shù)三LCFC 甲塔控制液位，而乙塔要控制進(jìn)料量，出現(xiàn)矛盾 過程消費(fèi)的延續(xù)性過程消費(fèi)的延續(xù)性物料延續(xù)，前一設(shè)備出，后一設(shè)備進(jìn)物料延續(xù)，前一設(shè)備出，后一設(shè)備進(jìn), 前后設(shè)備的控制系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不協(xié)調(diào)矛盾。前后設(shè)備的控制系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不協(xié)調(diào)矛盾。 控制系統(tǒng)上處理控制系統(tǒng)上處理均勻控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)LFtCKC0LFt aKC較大 LFt

25、bKC較小1構(gòu)造上無特殊性 可以是單回路，可以是串級(jí)，均勻是指控制目 的，而不是指 構(gòu)造。 2參數(shù)都要允許變化，但都要緩慢，并且要有主次 3參數(shù)變化要限定范圍非定值控制，而是定范圍控制 留意：明確均勻控制意圖。 串級(jí)均勻控制方案LCFC LC 簡(jiǎn)單均勻控制方案IFISI0=IL-IF+ISI0FC根據(jù)工藝對(duì)流量和液位兩個(gè)參數(shù)的要求，適當(dāng)調(diào)整控制器根據(jù)工藝對(duì)流量和液位兩個(gè)參數(shù)的要求，適當(dāng)調(diào)整控制器的參數(shù)。的參數(shù)。以保證液位不超出允許的動(dòng)搖范圍，先設(shè)置好控制器參數(shù)。以保證液位不超出允許的動(dòng)搖范圍，先設(shè)置好控制器參數(shù)。修正控制器參數(shù)，充分利用容器的緩沖作用，使液位在最修正控制器參數(shù)，充分利用容器的緩

26、沖作用，使液位在最大允許的范圍內(nèi)動(dòng)搖，輸出流量盡量平穩(wěn)。大允許的范圍內(nèi)動(dòng)搖，輸出流量盡量平穩(wěn)。去加氫反響器去加氫反響器精餾塔精餾塔回流泵回流泵分別器分別器PCFC浮動(dòng)塔壓控制系統(tǒng)第四章 復(fù)雜控制技術(shù)四 一、浮動(dòng)塔壓控制的根本原理一、浮動(dòng)塔壓控制的根本原理 在精餾塔的控制中，假設(shè)塔壓恒定，就可以單在精餾塔的控制中，假設(shè)塔壓恒定，就可以單純根據(jù)溫度來間接控制產(chǎn)質(zhì)量量。而且對(duì)于消費(fèi)純根據(jù)溫度來間接控制產(chǎn)質(zhì)量量。而且對(duì)于消費(fèi)的平穩(wěn)操作也是有利的。所以，早期的精餾塔控的平穩(wěn)操作也是有利的。所以，早期的精餾塔控制中，差不多總是采用恒定塔壓控制的。制中，差不多總是采用恒定塔壓控制的。 然而從節(jié)能的角度，從傳

27、質(zhì)原理來看，這種恒定然而從節(jié)能的角度，從傳質(zhì)原理來看，這種恒定塔壓控制的操作不是優(yōu)化的操作。當(dāng)塔壓低時(shí)，塔壓控制的操作不是優(yōu)化的操作。當(dāng)塔壓低時(shí)，混合物的相對(duì)揮發(fā)度高，為了獲得一樣純度的分混合物的相對(duì)揮發(fā)度高，為了獲得一樣純度的分別效果所耗費(fèi)的能量就小，或者說在一樣的能耗別效果所耗費(fèi)的能量就小，或者說在一樣的能耗下，精餾塔的處置量增大，產(chǎn)量提高。下，精餾塔的處置量增大，產(chǎn)量提高。 精餾塔浮動(dòng)塔壓控制方案如以下圖所示。與常規(guī)的恒定塔壓控制不同的是添加一個(gè)閥位控制器。經(jīng)過VPC去調(diào)整壓力控制器的設(shè)定值。餾塔頂出料回流泵冷凝器精塔PCVPCPTSPSP外部積分反饋 由于環(huán)境溫度的下降或者冷劑量增大時(shí)

28、，塔壓就會(huì)下降，由于環(huán)境溫度的下降或者冷劑量增大時(shí)，塔壓就會(huì)下降，PC迅速呼應(yīng)，并翻迅速呼應(yīng)，并翻開控制閥，使壓力恢復(fù)到設(shè)定值。與此同時(shí)，開控制閥，使壓力恢復(fù)到設(shè)定值。與此同時(shí)， VPC緩慢地降低緩慢地降低PC的設(shè)定值，的設(shè)定值，直到控制閥回復(fù)到的設(shè)定值。直到控制閥回復(fù)到的設(shè)定值。冷劑冷劑塔壓塔壓閥開度閥開度ttt塔壓控制閥開度呼應(yīng)曲線塔壓控制閥開度呼應(yīng)曲線 VPCVPC Gm Gm Gc2(s) Gc2(s)Go(s)Go(s)Gf(S)Gf(S)+- - -C C+ + +干擾干擾F FR R 浮壓控制系統(tǒng)框圖浮壓控制系統(tǒng)框圖 二、浮動(dòng)塔壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題1塔壓從某一壓力值浮動(dòng)到另

29、一壓力值時(shí)必需求有足夠的時(shí)間，以便精餾塔建立新的穩(wěn)定。 (2) 隨著塔壓的浮動(dòng)應(yīng)及時(shí)調(diào)整再沸器的加熱量 塔壓浮動(dòng)的目的就是為了減少再沸器的加熱量，假設(shè)塔底溫度控制系統(tǒng)的設(shè)定值不能及時(shí)跟隨塔壓的變化而變化，那么塔壓浮動(dòng)所能夠節(jié)省的能量還是無法回收。因此，實(shí)施浮動(dòng)塔壓控制的同時(shí)，應(yīng)設(shè)置塔底溫度設(shè)定值的控制系統(tǒng)。3采用浮動(dòng)塔壓控制方案后，與塔壓有關(guān)的以溫度為間接質(zhì)量目的的控制系統(tǒng)應(yīng)引入壓力校正。 4應(yīng)采用防積分飽和的措施, 當(dāng)PC處于內(nèi)設(shè)定方式時(shí)，切斷了VPC的控制造用，由于積分作用，使VPC 的輸出到達(dá)飽和。 三、三、 采用閥位控制器的控制系統(tǒng)采用閥位控制器的控制系統(tǒng) 采用閥位控制器的控制系統(tǒng)的特

30、點(diǎn)是用一采用閥位控制器的控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是用一個(gè)閥位控制器來迫使控制閥的開度最終處個(gè)閥位控制器來迫使控制閥的開度最終處于某一設(shè)定的開度，而這一調(diào)整過程通常于某一設(shè)定的開度，而這一調(diào)整過程通常是很緩慢的。因此這類控制系統(tǒng)通常有一是很緩慢的。因此這類控制系統(tǒng)通常有一個(gè)快呼應(yīng)的控制回路以及一個(gè)慢呼應(yīng)的控個(gè)快呼應(yīng)的控制回路以及一個(gè)慢呼應(yīng)的控制回路。制回路。 V2VPC廢熱蒸汽空氣凝液蒸汽VPC進(jìn)料TC添加蒸汽冷凝液V1TC被加熱介質(zhì)TTTT噴霧枯燥過程控制系統(tǒng)噴霧枯燥過程控制系統(tǒng) 加熱器溫度控制系統(tǒng)加熱器溫度控制系統(tǒng)精餾塔的控制第四章 復(fù)雜控制技術(shù)五1 概述精餾塔的工藝要求和擾動(dòng)分析精餾塔被控變量的選擇

31、4 精餾塔的整體控制方案5 精餾塔的新型控制方案1 概述 精餾是石油、化工等眾多消費(fèi)過程中廣泛運(yùn)用的一種傳質(zhì)過程，經(jīng)過精餾過程，使混合物料中的各組分分別，分別到達(dá)規(guī)定的純度。 分別的機(jī)理是利用混合物中各組分的揮發(fā)度不同沸點(diǎn)不同，使液相中的輕組分低沸點(diǎn)和汽相中的重組分高沸點(diǎn)相互轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)分別。 精餾安裝由精餾塔、再沸器、冷凝冷卻器、回流罐及回流泵等組成?；亓鞅美淠鳉庖悍謩e器精餾塔進(jìn)料再沸器釜液餾出液冷劑熱劑B,xBD,xDF,zFLLBLDV精餾塔的特點(diǎn) 精餾塔是一個(gè)多輸入多輸出的多變量過程，內(nèi)在機(jī)理較復(fù)雜，動(dòng)態(tài)呼應(yīng)緩慢、變量之間相互關(guān)聯(lián)，不同的塔工藝構(gòu)造差別很大，而工藝對(duì)控制提出的要求又

32、較高，所以確定精餾塔的控制方案是一個(gè)極為重要的課題。而且從能耗的角度，精餾塔是三傳一反典型單元操作中能耗最大的設(shè)備。2 精餾塔的工藝要求和擾動(dòng)分析精餾塔的工藝要求和擾動(dòng)分析 1工藝要求工藝要求 精餾塔的控制目的，應(yīng)該在保證產(chǎn)質(zhì)量量合格的前提下，使塔精餾塔的控制目的，應(yīng)該在保證產(chǎn)質(zhì)量量合格的前提下，使塔的總收益利潤(rùn)最大或總本錢最小。因此，精餾塔的工藝要求應(yīng)的總收益利潤(rùn)最大或總本錢最小。因此，精餾塔的工藝要求應(yīng)該從質(zhì)量目的、產(chǎn)品產(chǎn)量和能量耗費(fèi)三方面思索。同時(shí)受約束條件該從質(zhì)量目的、產(chǎn)品產(chǎn)量和能量耗費(fèi)三方面思索。同時(shí)受約束條件的制約。的制約。 1保證質(zhì)量目的保證質(zhì)量目的 質(zhì)量目的即產(chǎn)品純度必需符合規(guī)

33、定的要求。普通應(yīng)使塔頂質(zhì)量目的即產(chǎn)品純度必需符合規(guī)定的要求。普通應(yīng)使塔頂或塔底產(chǎn)品之一到達(dá)規(guī)定的純度，另一個(gè)產(chǎn)品的純度也應(yīng)該維持在或塔底產(chǎn)品之一到達(dá)規(guī)定的純度，另一個(gè)產(chǎn)品的純度也應(yīng)該維持在規(guī)定的范圍之內(nèi)。在某些特定情況下，也有要求塔頂和塔底的產(chǎn)品規(guī)定的范圍之內(nèi)。在某些特定情況下，也有要求塔頂和塔底的產(chǎn)品均應(yīng)保證一定的純度要求的。所謂產(chǎn)品的純度，就二元精餾來說，均應(yīng)保證一定的純度要求的。所謂產(chǎn)品的純度，就二元精餾來說，是指塔頂產(chǎn)品中輕組分的含量和塔底產(chǎn)品中重組分的含量。對(duì)多元是指塔頂產(chǎn)品中輕組分的含量和塔底產(chǎn)品中重組分的含量。對(duì)多元精餾而言，那么以關(guān)鍵組分的含量來表示。關(guān)鍵組分是指對(duì)產(chǎn)質(zhì)量精餾而

34、言，那么以關(guān)鍵組分的含量來表示。關(guān)鍵組分是指對(duì)產(chǎn)質(zhì)量量影響較大的組分，塔頂產(chǎn)品的關(guān)鍵組分是易揮發(fā)的，稱為輕關(guān)鍵量影響較大的組分，塔頂產(chǎn)品的關(guān)鍵組分是易揮發(fā)的，稱為輕關(guān)鍵組分；塔底產(chǎn)品的關(guān)鍵組分是不易揮發(fā)的，稱為重關(guān)鍵組分。組分；塔底產(chǎn)品的關(guān)鍵組分是不易揮發(fā)的，稱為重關(guān)鍵組分。 在精餾塔操作中使產(chǎn)品合格很重要。顯然，假設(shè)產(chǎn)質(zhì)量量不合格，其價(jià)值就將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于合格產(chǎn)品。但絕不是說質(zhì)量越高越好。由于質(zhì)量超越規(guī)定，產(chǎn)品的價(jià)值并不因此而添加；而產(chǎn)品產(chǎn)量卻能夠下降，同時(shí)操作本錢主要是能量耗費(fèi)會(huì)添加很多。因此，總的價(jià)值反倒下降了。由此可見，除了要思索使產(chǎn)品符合規(guī)格外，還應(yīng)同時(shí)思索產(chǎn)品的產(chǎn)量和能量耗費(fèi)。 2產(chǎn)品產(chǎn)

35、量目的 化工產(chǎn)品的消費(fèi)，要求在到達(dá)一定質(zhì)量目的的前提下，應(yīng)得到盡能夠高的收率。這對(duì)于提高經(jīng)濟(jì)效益顯然是有利的。由精餾原理可知，用精餾塔進(jìn)展混合物的分別是要耗費(fèi)一定能量的，要使分別的產(chǎn)質(zhì)量量越高，產(chǎn)品產(chǎn)量越多，所需的能量也就越大。故除了產(chǎn)品純度與產(chǎn)品收率之間的關(guān)系，還必需思索能量耗費(fèi)要素。 3能耗要求和經(jīng)濟(jì)性目的 精餾過程中耗費(fèi)的能量主要是再沸器的加熱量和冷凝器的冷卻量耗費(fèi)；此外，塔和附屬設(shè)備及管線也要散失部分能量。 在一定的純度要求下，添加塔內(nèi)的上升蒸汽是有利于提高產(chǎn)品回收率的，但同時(shí)也意味著再沸器的能量耗費(fèi)要增大。況且，任何事物總是有一定限制的。在單位進(jìn)料量的能耗添加到一定數(shù)值后，再繼續(xù)添加

36、塔內(nèi)的上升蒸汽，那么產(chǎn)品回收率就增長(zhǎng)不多了。精餾塔的操作情況，必需從整個(gè)經(jīng)濟(jì)效益來衡量。在精餾操作中，質(zhì)量目的、產(chǎn)品回收率和能量耗費(fèi)均是要控制的目的。其中質(zhì)量目的是必要條件，在質(zhì)量目的一定的條件下應(yīng)在控制過程中使產(chǎn)品的產(chǎn)量盡能夠提高一些，同時(shí)能量耗費(fèi)盡能夠低一些。 4約束條件 為確保精餾塔的正常、平安運(yùn)轉(zhuǎn)，必需使某些操作參數(shù)限制在約束條件之內(nèi)。常用的精餾塔限制條件為液泛限、漏液限、壓力限及臨界溫差限等。 所謂液泛限，也稱氣相速度限，即塔內(nèi)氣相速度過高時(shí)，霧沫夾帶非常嚴(yán)重，實(shí)踐上液相將從下面塔板倒流到上面塔板，產(chǎn)生液泛，破壞正常操作。 漏液限也稱最小氣相速度限，當(dāng)氣相速度小于某一值時(shí)，將產(chǎn)生塔板

37、漏液，使塔板效率下降。防止液泛和漏液，可以經(jīng)過塔壓降或壓差來監(jiān)視氣相速度。 壓力限是指塔的操作壓力的限制，普通設(shè)最大操作壓力限，即塔的操作壓力不能過大，否那么會(huì)影響塔內(nèi)的氣液平衡，假設(shè)嚴(yán)重超限甚至?xí)绊懫桨蚕M(fèi)。 臨界溫差限主要是指再沸器兩側(cè)間的溫差，當(dāng)這一溫差低于臨界溫差時(shí)，傳熱系數(shù)急劇下降，傳熱量也隨之下降，無法保證塔的正常傳熱需求。 因此，在確定精餾塔的控制方案時(shí)，必需思索到上述的約束條件，以使精餾塔任務(wù)于正常操作區(qū)內(nèi)。 2擾動(dòng)分析 和其他化工過程一樣，精餾是在一定的物料平衡和能量平衡的根底上進(jìn)展的。一切要素均經(jīng)過物料平衡和能量平衡影響塔的正常操作。影響物料平衡的要素包括進(jìn)料流量和進(jìn)料成

38、分的變化，以及頂部餾出物及底部出料的變化。影響能量平衡的要素主要是進(jìn)料溫度或熱焓的變化、再沸器加熱量和冷凝器冷卻量的變化，此外還有塔的環(huán)境溫度變化等。同時(shí)，物料平衡和能量平衡之間又是相互影響的。 在上述各擾動(dòng)要素中，進(jìn)料流量和進(jìn)料成分的動(dòng)搖是精餾塔操作的主要擾動(dòng)，而且往往是不可控的。其他擾動(dòng)普通較小，而且往往是可控的或者可以采用一些控制系統(tǒng)預(yù)先加以抑制。因此，在精餾塔的整體控制方案確定時(shí)，假設(shè)工藝允許，能把精餾塔進(jìn)料量、進(jìn)料溫度或熱焓加以定值控制，將對(duì)精餾塔的平穩(wěn)操作極為有利。精餾塔的特性一、精餾塔的根本關(guān)系1物料平衡關(guān)系總物料平衡：F=D+B 輕組分平衡：F zf=D xD+B xBBDfD

39、BBfDxxxzFDxxzDFx)(聯(lián)立12-1、12-2可得：2能量平衡關(guān)系 在建立能量平衡關(guān)系時(shí)，首先要了解分別度的概念。所謂分別度s可用下式表示：)1()1(DBBDxxxxs 可見，隨著s的增大，xD也增大，xB而減小，闡明塔系統(tǒng)的分別效果增大。 影響分別度s的要素很多，如平均相對(duì)揮發(fā)度、實(shí)際塔板數(shù)、塔板效率、進(jìn)料組分、進(jìn)料板位置，以及塔內(nèi)上升蒸汽量V和進(jìn)料F的比值等。對(duì)于一個(gè)既定的塔來說：)(FVfs 式12-6的函數(shù)關(guān)系也可用一近似式表示：sFVln或可表示為：)1()1(lnDBBDxxxxFV式中為塔的特性因子)1()1(lnDBBDxxxxFV 由上式可以看到，隨著V/F的添

40、加，s值提高，也就是xD添加， xB下降，分別效果提高了。 由于V是由再沸器施加熱量來提高的，所以該式實(shí)踐是表示塔的能量對(duì)產(chǎn)品成分的影響，故稱為能量平衡關(guān)系式。由上分析可見， V/F的添加，塔的分別效果提高，能耗也將添加。 對(duì)于一個(gè)既定的塔，包括進(jìn)料組分一定，只需D/F和V/F一定，這個(gè)塔的分別結(jié)果，即xD和xB將被完全確定。也就是說，由一個(gè)塔的物料平衡關(guān)系與能量平衡關(guān)系兩個(gè)方程式，可以確定塔頂與塔底組分待定要素。 上述結(jié)論與普通工藝書中所說堅(jiān)持回流比一定，就確定了分別結(jié)果是一致的。3 精餾塔被控變量的選擇 通常，精餾塔的質(zhì)量目的選取有兩類：直接的產(chǎn)品成分信號(hào)和間接的溫度信號(hào)。一、采用產(chǎn)品成分

41、作為直接質(zhì)量目的 成分分析儀表的制約要素：分析儀表的可靠性差；分析丈量過程滯后大，反響緩慢；成分分析針對(duì)不同的產(chǎn)品組分，種類上較難一一滿足。二、采用溫度作為間接質(zhì)量目的 溫度作為間接質(zhì)量目的，是精餾塔質(zhì)量控制中運(yùn)用最早也是目前最常見的一種。 對(duì)于一個(gè)二元組分精餾塔來說，在一定的壓力下，沸點(diǎn)和產(chǎn)品的成分有單值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，只需塔壓恒定，塔板的溫度就反響了成分。 對(duì)于多元精餾過程來說，情況較復(fù)雜。然而在煉油和石化消費(fèi)中，許多產(chǎn)品都是由一系列的碳?xì)浠衔锏耐滴锼M成，此時(shí)，在一定的壓力下，溫度與成分之間也有近似的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即壓力一定時(shí)，堅(jiān)持一定的溫度，成分的誤差可忽略不計(jì)。在其他情況下，溫度參

42、數(shù)也有能夠在一定程度上反映成分的變化。1溫度點(diǎn)的位置 假設(shè)希望堅(jiān)持塔頂產(chǎn)質(zhì)量量符合要求時(shí)，即頂部餾出液為主要產(chǎn)品，應(yīng)把間接反映質(zhì)量的溫度檢測(cè)點(diǎn)放在塔頂，構(gòu)成所謂的精餾段溫控系統(tǒng)； 同樣，為了保證塔底產(chǎn)品符合質(zhì)量要求，溫度檢測(cè)點(diǎn)那么應(yīng)放在塔底，實(shí)施提餾段溫控系統(tǒng)。 具有粗餾作用的切割塔，此時(shí)溫度檢測(cè)點(diǎn)的位置應(yīng)視要求產(chǎn)品的純度的嚴(yán)厲程度而定。 中溫控制：把溫度檢測(cè)點(diǎn)放在進(jìn)料板附近的塔板上。目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)操作線的挪動(dòng)情況，兼顧塔頂和塔底組分變化。TCLCFCLCFCFBDVQL精餾段溫度控制提餾段溫度控制TCLCLCFCFCFBDVQLTCLCFCLCFCFBDVQL切割塔的溫度控制2靈敏板問題 采

43、用塔頂或塔底溫度作為間接質(zhì)量目的時(shí)，實(shí)踐上把溫度檢測(cè)放置在塔頂或塔底是極為少數(shù)的。而是把溫度檢測(cè)點(diǎn)放在進(jìn)料板與塔頂?shù)字g的靈敏板上。 所謂靈敏板，是當(dāng)塔遭到干擾或控制造用時(shí)，塔內(nèi)各板的組分都將發(fā)生變化，隨之各塔板的溫度也將發(fā)生變化，當(dāng)?shù)竭_(dá)新的穩(wěn)態(tài)時(shí)，溫度變化最大的那塊塔板即為靈敏板。 靈敏板的位置先根據(jù)測(cè)算，確定大致位置，然后在它的附近設(shè)置多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，從中選擇最正確的丈量點(diǎn)作為靈敏板。三、用壓力補(bǔ)償?shù)臏囟葏?shù)作為間接目的 用溫度作為間接質(zhì)量目的有一個(gè)前提塔內(nèi)壓力恒定。雖然精餾塔的塔壓普通有控制，但對(duì)精細(xì)精餾等控制要求較高的場(chǎng)所，微小的壓力變化，將影響溫度與組分間的關(guān)系，呵斥質(zhì)量控制難以滿足工藝

44、的要求，為此需對(duì)壓力的動(dòng)搖加以補(bǔ)償。1直接壓力補(bǔ)償 壓力的變化p引起沸點(diǎn)變化為T，在小范圍內(nèi)，此關(guān)系近似為線性關(guān)系：KpTDD)(0ppKpKTDD校正(12-12)校正后的溫度值應(yīng)為：)(00KpKpTppKTTTzD校正(12-13)PTTT pTTKpKpoz這種直接壓力補(bǔ)償只適用于壓力p在小范圍內(nèi)動(dòng)搖。2溫差控制 在精細(xì)精餾等對(duì)產(chǎn)品純度要求較高的場(chǎng)所，思索壓力動(dòng)搖對(duì)間接目的的影響，可采用溫差控制。 1.126 2.8 1.155 2.8 1.190 2.8Mpa 52646560707580 塔板序號(hào)塔頂產(chǎn)品純度不變壓力變化與各板溫度分布 選擇溫差作為被控變量時(shí)，需求留意溫差給定值合理

45、不能過大，以及操作工況穩(wěn)定。 溫差與產(chǎn)品純度并非是單值對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線有最高點(diǎn)M1，在M1點(diǎn)的兩側(cè)，溫差與濃度之間的關(guān)系是反向的，所以溫差選得過大，或操作不平穩(wěn)，均能引起溫差失控的景象。TxM1 溫度檢測(cè)點(diǎn)的位置，對(duì)于塔頂餾出液為主要產(chǎn)品時(shí)，一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)放在塔頂或稍下一些，即溫度變化較小的位置；而另一點(diǎn)放在靈敏板附近，即成分和溫度變化較大、較靈敏的位置上。3雙溫差控制 為了抑制溫差控制中的缺乏，提出了雙溫差控制，即分別在精餾段和提餾段上選取溫差信號(hào)。然后把兩個(gè)溫差信號(hào)相減，以這個(gè)溫差的差作為間接質(zhì)量目的進(jìn)展控制。精餾塔TddTT1dTT2dT2T T xM1M2 采用雙溫差控制后，假設(shè)由于進(jìn)料流量

46、動(dòng)搖引起塔壓變化對(duì)溫差的影響，在塔的上、下段同時(shí)出現(xiàn)，因此上段溫差減去下段溫差的差值就消除了壓降變化的影響。從國(guó)內(nèi)外運(yùn)用雙溫差控制的許多安裝來看，在進(jìn)料流量動(dòng)搖影響下，仍能得到較好的控制效果。 溫差控制受兩個(gè)要素的影響：一是進(jìn)料組分的動(dòng)搖，另一個(gè)是因負(fù)荷變化而引起塔板的壓降變化。前者假設(shè)使溫差減少，那么后者當(dāng)壓降增大時(shí)，溫差反而添加，所以是有矛盾的，在這種情況下就難以控制。4 精餾塔的整體控制方案 精餾塔是一個(gè)多輸入多輸出的多變量、分布參數(shù)、非線性的被控過程，可供選擇的被控變量和支配變量眾多，所以精餾塔的控制方案有很多，而且很難簡(jiǎn)單判別哪個(gè)方案是最正確。 欣斯基(Shinskey)做了大量的研討，提出了精餾塔控制中變量配對(duì)的三條準(zhǔn)那么：(1)當(dāng)僅需求控制塔的一端產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)中選用物料平衡方式來控制該產(chǎn)品的質(zhì)量(2)塔兩端產(chǎn)品流量較小者，應(yīng)作為支配變量去控制塔的質(zhì)量。(3)當(dāng)塔的兩端產(chǎn)品均需按質(zhì)量控制時(shí)，普通對(duì)含純產(chǎn)品較少，雜質(zhì)較多的一端的質(zhì)量控制選用物料平衡控制，而含純產(chǎn)品較多，雜質(zhì)較少的一端的質(zhì)量控制選用能量平衡控制。 中選用塔頂部產(chǎn)品餾出物流量D或塔底采出液量B來作為支配變量控制產(chǎn)質(zhì)量量時(shí)，稱為物料平衡控制； 而中