中国石油大学过程控制课件09 非线性补偿.ppt

对象非线性增益的补偿 对象增益非线性补偿方法 调节阀特性补偿，以使广义对象为近似线性； 串级控制方式，以克服副回路的非线性； 引入比值等中间参数，以主回路广义对象的增益为近似线性； 变增益控制器：通过引入对象增益的反函数以使系统的回路增益为线性； 自适应控制器：根据控制系统的性能自动调整控制器的增益，以使系统的回路增益为近似线性。 调节阀特性补偿 假设主要干扰为进料流量。可写出热平衡方程: 控制通道静态增益: 补偿方法：通过合理选择调节阀的流量特性，实现广义对象增益的近似线性。 调节阀特性补偿 调节阀特性补偿（续1） 从静态增益补偿的角度考虑： 热平衡方程: 控制通道静态增益: 调节阀特性补偿（续2） 从动态特性变化的角度考虑： 补偿方法：通过引入串级控制方式，克服副回路中的非线性。 串级控制的内回路补偿 对于内环等效对象的稳态增益： 补偿方法：通过引入中间变量（本例中为蒸汽量与工艺物料量的比值），实现主对象增益的近似线性。 比值器实现非线性补偿 pH中和过程的单回路控制 pH中和过程的滴定曲线 pH中和过程的非线性 仿真实验过程: (1) t = 60 min，pH设定值从6.5提高至7.0; (2) t = 110 min，被调酸性液体的流量F1从30 L/min下降至15 L/min; (3) t = 160 min，被调液体pH值从5下降至4.5; (4) t = 210 min，中和液pH值从11下降至10.5. PH中和过程的单回路控制 pH中和过程的非线性变比值串级控制方案 比值控制仿真结果 仿真实验过程: (1) t = 60 min，pH设定值从6.5提高至7.0; (2) t = 110 min，被调酸性液体的流量F1从30 L/min下降至15 L/min; (3) t = 160 min，被调液体pH值从5下降至4.5; (4) t = 210 min，中和液pH值从11下降至10.5. 讨论：由于pH中和过程非线性的特殊性，作为最常用的补偿对象非线性的方法，通过选择调节阀流量特性以实现广义对象的近似线性难以奏效。而采用直接引入“非线性增益补偿”环节的方法可自由地实现控制系统开环增益的线性化。 引入不灵敏区，在不灵敏区内，控制器增益很小，超出不灵敏区，控制器增益增加数倍 非线性增益补偿 非线性增益补偿器 引入不灵敏区，在不灵敏区内，控制器增益很小，超出不灵敏区，控制器增益增加数倍。 控制器整定： 非线性控制器的不灵敏区宽度和不灵敏区的内增益 PID控制器整定 非线性增益补偿仿真 单回路非线性变换控制 当非线性主要由滴定曲线引起时，酸碱平衡浓度x与中和液流量呈近似线性。同时x和PH值存在着严格的对应关系。x=0时PH=7；x0时PH0；x0时PH0。 * * * * * * * *