大纯滞后过程的控制-浙江大学控制学院.PPT

内模控制仿真1 内模控制仿真1（续） 内模控制仿真2 内模控制仿真2（续） Tf ＝ 1 Tf ＝ 4 Tf ＝ 10 Tf ＝ 20 完全的内模控制结构 方案设计讨论2 设计一套控制方案，来控制接触池开始处的氯离子的残余量。 由于接触池中将会发生一系列的反应，氯离子真实残余量并不等于进入接触池的氯离子含量。环保局对氯离子真实残余量很感兴趣。因此，在接触池的出口处安装了第二台分析器。请设计一套控制方案来控制流出物中的氯离子残余量。 方案设计讨论5 图示的裂解炉由两部分组成，共用一个烟道。在每一个部分中都在发生轻烃（碳氢化合物）和水蒸气的裂化反应。该装置通过控制进入到每一部分的燃料来控制裂解产品的温度，通过控制安装在烟道上的排风扇的转速来控制炉内压力。风扇可以引导燃气排出烟囱。当炉内压力增加时，压力控制器就会增加风扇速度来降低压力。 设计一个比值控制方案，以使每一部分都能根据轻烃流量按比例控制水蒸气的流量。操作员只需要设定轻烃的流量。 在过去几周的运行中，操作人员注意到压力控制器的输出总是100%。这表明控制器PC 57在尽最大可能来保证压力控制。然而，这并不是理想状态。这表明压力超出了可控范围。因此，必须设计一种控制方案。当该控制器的输出大于90%时，轻烃流量就需要减少来维持压力控制器输出稳定在90%。当轻烃流量减少时，用来保持出口温度的燃料需求量也会减少，这样会降低烟道压力，使得压力控制器降低风扇速度。当控制器的输出少于90%时，轻烃的输入流量就为操作人员的设定量。 由于左边锅炉的效率没有右边的高。因此，减少轻烃流量的正确策略为首先将左侧的输入量减少到35%；如果还需要继续减少，再对右侧的输入进行减少，直到减少至35%（如果还需要继续减少，一个连锁系统将会关闭裂解炉）。请设计一个控制方案，以保证压力控制器的输出低于90%。 两调节阀同时动作 1、温度控制器TC21和旁路阀VA构成的主回路； 2、将VA的阀位信号作为被控变量，由阀位控制器VPC21和VB 阀构成次控制回路。 * * 对象1：P——1.1，I——1.1/20 对象2：P——2.25，I——2.25/13.2 * * * * * 模型要和对象一致是为了系统的稳定性，参考文档“Internal model control 4 PID controller design” * 参见仿真库/DelayControl/IMCControl1.mdl 提问1 1、假设VA为气关阀， VB为气开阀，确定控制器的正反作用？ 2、该控制系统是如何工作的？与分程、串级控制有何不同？ 纯滞后过程控制 于玲 浙江大学控制系 2015/05/14 主要内容 问题引出 Smith 补偿器 改进Smith 补偿器 内模控制的结构 实际内模控制器 内模控制仿真 常规 PID 控制系统 case1： case2： 比例积分控制器 会发生什么情况？ 常规PID控制仿真 case1： case2： 怎么办？ 主要内容 问题引出 Smith 纯滞后补偿器 改进Smith 补偿器 内模控制的结构 实际内模控制器 内模控制仿真 Smith预估控制器 ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋ ＋ － Smith预估补偿原理 关键是内部模型！ ＋ ＋ ＋ － + + + + + - Smith预估补偿原理 + + + + + - Smith预估补偿器 + + + + + - Smith预估控制器 + + - + + - + + PID控制器 单回路与Smith控制的对比仿真 仿真：模型一致的情况 Kc= 1.1 Ti = 20 Kc= 10 Ti = 1 单回路PID Smith预估 对比仿真（续） 仿真：模型不一致的情况 模型无偏差 模型有偏差 主要内容 问题引出 Smith 纯滞后补偿器 改进Smith 补偿器 内模控制的结构 实际内模控制器 内模控制仿真 改进的Smith预估控制器 + + + + + - 理想Smith预估器 改进Smith预估器 主要内容 问题引出 Smith 纯滞后补偿器 改进Smith 补偿器 内模控制的结构 实际内模控制器 内模控制仿真 基本内模控制结构 内模控制器 不是PID控制器 如何构成的？ 内模控制器 情况I ：[R(s) = 0, D(s) = 幅值为1的阶跃干扰 ] 内模控制器 情况II ：[D(s) = 0, R(s) ≠ 0] 内模控制的闭环传递函数 由基本的内模控制结构图，可得： 主要内容 问题引出 Smith 纯滞后补偿器 改进Smith 补偿器 内模控制的结构 实际内模控制器 内模控制仿真 实际内模控制器 控制器是内模的逆！ 是否可以实现？ 纯超前环节 分子阶次比分母高 结论：理想控制器不可实现！ 实际内模控制器 控制器是内模的逆！