超驰控制与选择控制 戴连奎 浙江大学控制学院 2017/04/13
问题讨论#1 某一换热器如右图所示，要求采用蒸汽流量RV 控制工艺介质的出口温度 T2。试依据下列情况设计相应的控制方案： 情况 #1：工艺介质流量 RF 与蒸汽入口压力 PV 均比较稳定； 情况 #2：RF 稳定，而 PV 变化频繁； 情况 #3：RF 与 PV 均变化频繁。
基本锅炉控制问题 控制问题分析 设计控制系统以满足 （1）安全性： 液位控制、空气/燃料流量比值控制 （2）满足用户需求： 蒸汽压力控制 （3）有效且经济燃烧 空气/燃料比值稳态时基本不变，动态时空气富裕 控制问题分析
问题讨论#2 某一锅炉的空燃比双交叉控制方案如右图所示。假设FT23、 FT24均为质量流量仪，且仪表量程分别为0 – 5T/hr、0 – 100T/hr。假设希望的空气燃料质量比为18:1。试回答： （1）KFA如何设定 （2）稳态条件 （3）蒸汽用量增加或减少时，控制系统的响应过程
氨冷却器 单回路控制存在的问题 工艺原理分析
内容 超驰控制（也称约束控制）问题 约束控制方案的设计 约束控制中的积分饱和及其防止
举例1： 缓冲罐与流量控制回路 如何避免液位低于 hmin ?
超驰控制问题的提出 在超驰控制（也称“选择控制”、“约束控制”）系统中，仅有一个操作变量MV，但有两个或两个以上被控变量CVs，其中
缓冲罐液位与流量控制 的兼顾问题 如何避免液位低于 hmin ?
试分析两控制器的正反作用，并比较正常操作情况下两控制器输出信号的大小。 控制方案#1 引入自动开关SW ? 试分析两控制器的正反作用，并比较正常操作情况下两控制器输出信号的大小。
控制方案 #2 LS: 低选器 （Low Selector） （1）试给出该超驰控制系统的方块图 （2）如何保证两回路切换过程的平稳 ? u(t) = min(u1, u2) （1）试给出该超驰控制系统的方块图 （2）如何保证两回路切换过程的平稳 ?
流量液位选择控制系统方块图
RFB：外部积分反馈 (external reset feedback） 流量液位超驰控制方案 LS: 低选器 （Low Selector） u(t) = min(u1, u2) RFB：外部积分反馈 (external reset feedback）
超驰控制器的内部结构图 假设均采用PI控制器，分析其切换过程
讨论：液位正常工况下与液位过低情况下，该控制系统如何工作？ 超驰控制中的抗积分饱和 讨论：液位正常工况下与液位过低情况下，该控制系统如何工作？
氨冷却器 单回路控制存在的问题 如何避免氨冷却器液位超过其上限?
氨冷却器工艺介质 出口温度的串级控制系统 注意： TC31的输出必须加以限幅，具体限幅值与工艺要求及LT25测量范围有关。 为什么？
氨冷却器工艺介质 出口温度的超驰控制方案 课堂讨论 画控制方块图 选择两控制器正反作用 选择器能否选择高选器？ 若工艺介质入口温度过高，导致冷却器液位高于其设定值。此时控制系统如何响应？
氨冷却器工艺介质 出口温度单回路控制仿真 详见 …\SelectControl\PIDAmmoniaCooler.mdl
单回路控制仿真结果
氨冷却器出口温度 （带RFB）超驰控制系统仿真 详见 …\SelectPIDAmmoniaCoolerwithRBF.mdl
带RBF的超驰控制系统仿真