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,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 一个常规的 CV，要求一直维持在其设定值（属精确控制）； 其余均为辅助 CVs，要求维持在一定的操作范围（某一上下限之间）内以确保安全。,缓冲罐液位与流量控制的兼顾问题,如何避免液位低于 hmin ?,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,（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 ?,LS: 低选器 （Low Selector） u(t) = min(u1, u2),流量液位选择控制系统方块图,流量液位超驰控制方案,RFB：外部积分反馈 (external reset feedback）,LS: 低选器 （Low Selector） u(t) = min(u1, u2),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,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 SelectControlPIDAmmoniaCooler.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,