为什么温度控制比较难

2024/12/6 18:42:38 人评论 次浏览 分类:过程控制  文章地址:http://yunrun.com.cn/tech/5881.html

在过程控制的四大参数控制,流量、液位、压力、温度中都普遍认为温度控制比较难。之所以温度比较难控制,主要是控制性能的高要求与被控对象特性的不匹配引起的。

流量控制可以消除调节阀的非线性,让装置操作忽视调节阀非线性,将装置重新定义为符合理论分析习惯的体积流量或质量流量。所以流量控制成为最常见的过程基础控制。流量控制的被控对象特性普遍较快,能实现流量稳定控制的参数范围很宽。即使使用默认PID参数也能控制,所以流量控制的确一般很好整定。


液位控制往往具有积分对象特性,引入积分对象特色是为了满足流程工业的物料平衡控制。积分对象特性和自衡对象虽然显著不同,物料平衡在化工原理中的重要性,是要对其整定进行研究的原因。既然是物料平衡控制,能对抗扰动就可以了,回到设定值的速度反而没有那么重要。在积分对象控制中,避免双重积分引起的异相位振荡是主要考虑的问题,控制的速度不是主要矛盾。所以使用更长、更弱的积分时间是积分对象控制的关键。积分对象的低要求降低了液位控制的难度。


压力控制有的是类似流量控制的快速自衡对象,有的是物料平衡的积分对象。压力控制的常见问题就是比例作用太弱,抗扰不足引起的波动。大幅度的增强比例作用是一个解决方法,而且压力控制的回路并不太多。对压力被控对象特性的分类有点难度,但是压力控制并不多往往不是控制的难点。其实压力控制也比较难,压力控制的比例增益我见过100的,这超过了大部分工程师的认知。




温度控制是能量平衡的表现,而且往往是需要严格控制的工艺参数。温度被控对象本身的响应速度比较慢,干扰也很多。有的温度控制需要精细的调整温控器PID参数,有的必须采用复杂的变结构PID控制策略,有的需要重新定义问题例如选择灵敏板温度或者选择温差控制,甚至有时候必须把一个温度控制放弃才能避免耦合。整定PID参数和重构问题都需要更多的知识,整定PID本身比较难,还不一定能解决问题,这个是造成认为温度控制比较难的主要原因。即使是换热器的温度控制,往往也有组合积分的特性,实际上也需要更慢的PID参数。而加热炉的温度控制很多都使用串级控制,串级控制的整定也需要系统思维。


因为温度控制需要更全面的过程控制知识,所以温度控制是比较难。即使这样温度PID控制也不一定需要使用微分。


作者:冯少辉博士


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