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选择性控制和比值控制

   日期:2024-12-11     移动:http://ww.kub2b.com/mobile/quote/2936.html

另外一个由两个控制器“竞争”一个控制阀的情况是选择性控制(SelectiveControl),也叫作超驰控制(OverrideControl)或者超越控制

举个例子,锅炉的温度由燃料流量控制,温度高了,燃料流量就需要减下来。但是燃料流量不能太低,燃料管路压力低于炉膜压力的话,那要出现危险的回火。所以,燃料压力低到一定程度后,燃料管路压力就要接管控制,而栖性炉腔温度。换句话说,正常的时候,炉膜温度控制为主导,燃料管路压力低于一定数值时,燃料管路压力控制为主导。由于这是在燃料不足的情况下才接管,所以压力控制导致炉腔过热的问题并不需要担心。在实施时,就是把炉膜温度控制器和燃料管路压力控制器的输出都交给高选器,高选器从两个输入中选择较高的那个,其输出接到实际的燃料阀。

选择性控制和比值控制

小猪在路上走,看到有车冲过来,猪妈妈一把把小猪拉开,这也是一种选择性控制

另一个例子是汽车的防滑控制。加速踏板控制正常的行驶速度,但车轮出现打滑时,控制系统会“绕过”加速踏板,直接减少燃油喷入,降低发动机出力,避免打滑。在这个情况下,选择性控制是低选。这个概念很清楚,但是初次接触选择性控制的人,常常容易被高选还是低选搞糊涂了:明明是压力太低,怎么是高选呢?其实,只要记住高选还是低选是从阀门这一头看的,和温度、压力的高低没有关系,就不会搞晕了。如果“非常”变量超过界限了,你要阀门开大,那就是高选;你要阀门关小,那就是低选。

锅炉防回火控制是典型的高选控制。平时燃油流量由蒸汽压力控制,但负荷不足时,蒸汽压力可能始终偏高,按照蒸汽需求就应该继续压低燃油流量。但燃油流量过低时,可能导致燃油管路回火,所以这时就顾不上蒸汽压力了,高一点就高一点,而由燃油流量控制回路接管,确保燃油流量始终高于低限

高选和低选是可以玩出很多花样的。锅炉燃烧控制有一个空气燃油比问题:空气不足的话,燃烧不完全,严重的时候还可能造成富油环境,形成易爆条件,当然不好:空气过量,不仅降低炉膜温度,减少出力,还造成额外的氮氧化物污染,这是光化学烟雾和雾霾的罪魁阀首,也不好。

空燃比是治理雾霾很重要的一环。理想情况下,空气和燃油同步增减,保持Zui优比例。但实际上,应该是在加油时,确保空气先加;减油时,确保燃油先减。这样,空气和燃油回路即使动态响应速度不同,也不至于造成暂时的富油条件,避免危险。这种对燃油“后进先出”的控制可以用对高选和低选来实现,控制流程图好像一对蝴蝶翅膀一样,很优美,很给力,业内称为交叉极限控制(CrossLimitingControl)。

锅炉空燃比交叉极限控制,这个构思巧妙的控制保证在增加负荷的时候,确保空气先加,然后燃油跟上;在降低负荷的时候,确保燃油先减,然后空气跟上。这样的“后进先出”保证不会出现富油的危险情况

虽然这个设计构思很漂亮,但参数整定有讲究,弄不好会弄巧成抽,问题就出在这里有两个交联的回路:燃油控制回路和空气控制回路如果整定不当的话,炉障温度偏低时要加油,空气先加,但燃油还没有跟进的话,炉腔温度已经因为过量的空气而进一步降低,导致进一步的加油指令,再次由于空气先行而炉腔温度继续降低,Zui终进入“死亡螺旋”。燃油回路与空气回路的响应速度相当,或者燃油回路响应更快,就可以避免这个问题。

锅炉燃烧控制是一个复杂的比值控制问题,不光要维持空燃比,还要打一个时间差,做到燃油的“后进先出”。一般的比值控制没有那么变态。但比值控制并不简单。从道理上想,用计算好的比值作为PID输入,不就是现成的比值控制了吗?这似乎是简单易行的好办法,但实际上有很大的问题,问题出在这里的PID输入是一个比值,分子和分母都是变动的。分子变动还好说,分母变动的影响是高度非线性的,其结果是本来简单的PID现在要面对高度非线性的过程,而这个非线性还是人为造成的。合理的做法是把比值“打散”,如果比值为R=X/Y的话,那X=R*Y(Y是“驱动变量”,R是比值设定值),用一个简单的乘法器,就可以避免人为非线性的问题了

在具体实现中,还有用Y的实际测量值还是设定值作为驱动变量的问题。按道理说应该用实际值,这是Zui反映现实的,如果可以“永远”保持与实际值的比值,这就达到了理想的比值控制。在现实中,尽管Y的设定值没变,B的测量值是不断变动的,用来驱动X的话,X的设定值也就跟着不断变动,闭环控制后的实际值更要拖后一拍,如果不是更多的话,很容易放大Y的测量噪声,Zui终结果是比值不仅没有紧密保持在设定值,而且起伏变动得厉害。在实际使用中,用Y的设定值驱动X反而更好。由于Y的设定值相对稳定,也随之稳定,Zui终比值平均下来反而更加贴近设定值。

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