AI調(diào)節(jié)器在大滯后系統(tǒng)中組建串級調(diào)節(jié)的應(yīng)用心得

 

 

一、概述

    在工業(yè)控制中，許多控制過程機(jī)理復(fù)雜，滯后大，控制對象具有變結(jié)構(gòu)，時(shí)變等特點(diǎn)。對于一個(gè)被控量的單回路簡單控制系統(tǒng)解決了大部的控制問題。對于滯后較大，時(shí)間常數(shù)較大，干擾多而劇烈的現(xiàn)象，控制質(zhì)量較差，對各個(gè)過程變量內(nèi)部存在相關(guān)過程，控制系統(tǒng)相互之間會(huì)出現(xiàn)干擾等等。因此，在簡單的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，改用其他調(diào)節(jié)方式，如串級調(diào)節(jié)，它的特點(diǎn)是兩個(gè)調(diào)節(jié)器相串聯(lián)，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定，適用于時(shí)間常數(shù)及沌滯后較大的對象，如加熱爐、蒸餾塔、鍋爐減溫水的汽溫控制。又發(fā)展了眾多的復(fù)雜控制系統(tǒng)，
    采用AI系列人工智能調(diào)節(jié)器組建串級調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)性能好,滯后小，反應(yīng)快，采用模糊規(guī)則進(jìn)行PTD調(diào)節(jié)的一種新型算法，在誤差大時(shí)，運(yùn)用模糊算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，以消除PID飽和積分現(xiàn)象，當(dāng)誤差趨小時(shí)，采用改進(jìn)后的PID 算法進(jìn)行調(diào)節(jié)，并能在調(diào)節(jié)中自動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶被控對象的部分特征以使效果*優(yōu)化，具有無超調(diào)，高精度，參數(shù)確定簡單，對復(fù)雜對象也能獲得較好的控制效果等特點(diǎn)，其整體調(diào)節(jié)效果比一般PID算法及模糊調(diào)節(jié)均更優(yōu)越，自整定功能的引入使復(fù)雜的參數(shù)整定簡單化，一組（M、P、T）參數(shù)即可同時(shí)確定PID 參數(shù)和模糊控制參數(shù)大大的節(jié)約了調(diào)試時(shí)間，提高了控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
    AI系列人工智能調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)，采用了一個(gè)副調(diào)節(jié)器（PD）系統(tǒng)功能 選擇允許外部給定，副主調(diào)節(jié)器加入一些比主信號(hào)提前反應(yīng)擾動(dòng)的補(bǔ)充信號(hào)（即超前信號(hào)）使得在擾動(dòng)發(fā)生后主信號(hào)還沒有明顯變化時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)就進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而能及早消除擾動(dòng)對主信號(hào)的影響，有效地控制主控量的變化；副調(diào)節(jié)器的給定信號(hào)由主調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)來校正，副調(diào)節(jié)器直接控制執(zhí)行器去操縱閥門。如果外部給定的電壓信號(hào)小于1V，則自動(dòng)取消外部給定功能，而改用內(nèi)部給定值。

二、 精餾塔溫度、流量串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)

1、 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理
    采用AI-808AXL2調(diào)節(jié)器、變送器，執(zhí)行器組成蒸發(fā)溫度與冷卻液流量串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理接線如圖（一）。采用了一個(gè)副調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)取消了積分作用及AI人工智能調(diào)節(jié)功能，調(diào)節(jié)部分成為一個(gè)比例微分（PD）調(diào)節(jié)器，這時(shí)儀表在串級調(diào)節(jié)中作為副調(diào)節(jié)器使用，冷卻液的流量超前信號(hào)送給副調(diào)節(jié)器，副調(diào)節(jié)器的給定信號(hào)由主調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)來校正，副調(diào)節(jié)器直接控制執(zhí)行去操縱冷卻液調(diào)節(jié)閥門。（圖－）

    生產(chǎn)工藝上對精餾塔溫度控制要求是精餾塔溫度升高（或低）時(shí)，冷卻液調(diào)節(jié)閥開大（或關(guān)小）受系統(tǒng)V02儲(chǔ)液筒、LC調(diào)節(jié)單元的影響，冷卻介質(zhì)流量升高（或降低）時(shí)，冷卻液調(diào)節(jié)閥關(guān)小（或開大）使精餾塔溫度恢復(fù)到給定值，為滿足上述要求，調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)附合以下條件
2、副調(diào)節(jié)器的作用方向
    工藝上要求副調(diào)節(jié)器為反向作用，確定調(diào)節(jié)器的作用方向，只要看調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號(hào)變化方向與工藝要求調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)的變化方向是否一致，兩者方向一致，則調(diào)節(jié)器為正向作用，兩者方向相反，則調(diào)節(jié)器為反作用
3、主調(diào)節(jié)器的作用方向
    主調(diào)節(jié)器的作用方向，應(yīng)在副調(diào)節(jié)器的作用確定以后，再根據(jù)工藝要求來確定。因?yàn)楦闭{(diào)節(jié)器直接控制執(zhí)行器，要保證執(zhí)行器正確動(dòng)作。在主調(diào)節(jié)器輸入偏差增大（或減�。�時(shí)，要求主調(diào)節(jié)的輸出信號(hào)增大（或減小），因此主調(diào)節(jié)的作用為正向作用。
4、參數(shù)設(shè)置
    正確接線（圖二），注意信號(hào)方向，設(shè)置參數(shù)：副調(diào)：AI-808AXL2、流量量程標(biāo)度1.60T/h、設(shè)定值0.80T/h（系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的流量值）。dF=2、Ctrl=1、Ct1=1、Sn=32、dIP=2、dIL=0、dIH=1.60T/h、OPI=4、CF=8（反作用、外給定功能）、dL=2、可設(shè)置正、負(fù)偏差報(bào)警。主調(diào)：AI-808AXL2、傳感器熱電阻，設(shè)定值40℃、Ctrl=1，dF=0.2、Ct1=4、Sn=21、dIP=1、OPI=4、CF=1（正作用）、dL=2、可設(shè)置上、下限報(bào)警、正、負(fù)偏差報(bào)警。（圖二）

 

 

三、串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入前的準(zhǔn)備工作

 

四、總結(jié)     擬定串級調(diào)節(jié)時(shí)遵循一定的原則，根據(jù)工藝條件，合理配置傳感器，找出主要干擾源，主副調(diào)節(jié)協(xié)作好，就會(huì)有好的調(diào)節(jié)效果。

參考文獻(xiàn)：
（1） 石油化工自動(dòng)控制設(shè)計(jì)手冊 1999
（2） 熱工儀表自動(dòng)化 1982
（3） AI人工智能工業(yè)調(diào)節(jié)器使用說明書V6.5