换热器的动态前馈旁通控制.pdfVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：073075 换热器的动态前馈旁通控制 胡向柏崔国民高孝忠关欣 上海理工大学热工研究所上海200093 hjXXbx@163．com：02 摘要：本文首先对静态前馈控制进行阐述，指出其不足，从而相对的提出动态前馈控制的优点，在此 基础上提出了换热器的动态前馈旁通控制这种控制方法，并对其进行建模仿真研究。给出了在外在扰 动的情况下的旁通量的大小，经检验这样的控制能够满足精度的要求。 关键词：动态，前馈控制，旁通控制 ．—LL—一 1．月lJ吾 ．’随着换热器在工业上的广泛的应用，化I二环境的稳定性要求的不断提高：对换热器 出口温度参数的控制无论是在精确性还是及时性上都有很高的要求。目前换热器的控制 可以分为两种：一种是保证目标流体的出后温度参数，调节辅助流体的控制方法，这种 方法主要应用在紧凑式换热器中。另一种是在目标流体通道中增加旁通通道的旁通控 制，这种方法主要应用于管壳式换热器。但是这砥种控制从控制方法上讲都属于反馈控 制，反馈控制在对于有很大的容积滞后和纯滞后等特点的换热器，只有在目标流体1艺 参数变化后才能其作用。这就不可避免的造成了调节的滞后，调节时间的延迟，这对于 精度要求越来越高的现代1：艺控制是不能容忍的n1。如何解决以上的问题受到越来越多 的学者的关注。 鉴于控制的以上问题，从改进调节滞后雨I调：肖精度不高等问题入手，本文提出换热 器的动态前馈旁通控制，这样在保证稳态精度及控制的及时性的同时，也能保证动态的 偏差等于或者接近与零，满足控制要求，并且动态旁通控制在满足要求的情况F，只需 调节旁通阀门开度的大小，操作简单易行，这也是本方法的一个优点。 2．静态控制的缺点 前馈控制系统是指输出信号mf是输入信号d和时间t的函数，关系式可表示成 m，=f(d，t) 静态前馈控制系统就是前馈控制器的输出mf仅仅是输入d的函数，而与时间t无 关。表示成关系式为 m，=f(d) (2) 前馈控制系统检测的信号是干扰，按干扰的大小和方向产生相应的控制作用。静态 1875 前馈控制系统比起通过检验被控量，按照被控量的设定值的偏差人小和方向产生相应的 控制作用的反馈系统已经在及时性和精确性上有了很大的提高。这虽然能使得静态前馈 控制系统在不少场合，可以获得较高的控制精度，但是静态前馈控制系统中，只能保证 被控量的静态偏差等于或者接近与零，而不能保证在干扰的作用下，控制过程的动态偏 差等于或者接近于零。这对于比较严格的控制动态偏差的场合，用静态前馈控制就不能 满足要求了，基于此，应该采用动态前馈控制来满足精度的要求‘21。 3．动态前馈旁通控制的数学模型 动态前馈控制过程如图所示。通过选择合适的前馈控制作用，使干扰通过前馈控制 器使被控量通道的动态特性完全复制对象干扰通道的动态特性，并使他们的符号相反， 便可达到控制作川完全补偿干扰对被控量的影响，从而使系统不仅保证了静态偏差等丁_ 或者接近于零，而且也保证了动态偏差也等于零或者接近与零。 图l动态前馈控制的补偿图 图2动态旁通控制的示意图 3．1换热器的出口温度的集总参数模型 集总参数模型(假设流体和同体的温度仅是时间的函数和空间无关)：以流体的出口 温度为参数，隔板的热容不考虑，传热系数K为常数时，其动态特性的控制方程为： 螂也一√砌慨∽c也一“砌啦c掣 (3) 删c∽一咖∽M∞叫叱㈤)碱c掣 (4) 式中f是流体的温度，键比热，砌