浙大工业过程控制13非线性补偿

中 和
F2,C2, pH2
液
生成液
V
假设先混合后反应, 混合后 的酸与碱浓度x1, x2分别为
x1F1F 1F2c1,x2F1F 2F2c2
中和反应的结果使混合液 中的剩余酸浓度为
x x 2 x 1 [O ]H [H ]
x
Kw [H]
[H]
18.02.2021
[H]
x2 4
Kw
x 2
工业过程控制
pH中和过程的非线性
p H lg H ] [ l gx 4 2 K w 2 x ,
xF 2 c 2 F 1 c 1 F 1 F 2
18.02.2021
工业过程控制
中和过程的动态模型
18.02.2021
参见 p. 239 图14.3-3
工业过程控制
pH中和过程的单回路控制
中 和 液 被调液体
18.02.2021
工业过程控制
中和过程非线性增益补偿原理
pH
11 10
9 8 7 6 5 4 3
0
非线性 控制器增益
控制点
pH
线性化增益
10 20
30 40 50
中和剂量/升溶液
18.02.2021
工业过程控制
谢谢观看
共同学习相互提高
的回路增益为线性； 自适应控制器：根据控制系统的性能自动调整控制器
的增益，以使系统的回路增益为近似线性。
18.02.2021
工业过程控制
增益非线性补偿方法举例1
对象稳态关系：
蒸汽
u
T2sp
TC
cpRF(T2T1)H VR V
RV
对象增益：
T1 RF
T2 工艺介质
Kp
T2 RV
HV cpRF
1 RF
Байду номын сангаас18.02.2021
工业过程控制
非线性补偿方法举例3
u(t)
×
RVsp
RV
FC
RF
凝液
T2sp
TC
蒸汽
T2
工艺 介质
补偿方法：通过引入 中间变量（本例中为 蒸汽量与工艺物料量 的比值），实现主对 象增益的近似线性 （本例中，指u(t) 与 T2(t) 的稳态增益）。
18.02.2021
工业过程控制
SP AC
生成液
18.02.2021
工业过程控制
中和过程的变比值串级PID控制
F1
被调液体
中 和
F2
液
FC
×
生成液
u2
AC
pHm
pHsp
18.02.2021
工业过程控制
pH中和过程的非线性控制
pHsp
+ _
pHm
u PID
f
GV (s)
+ +
pH
GP (s)
GM (s)
讨论：由于pH中和过程非线性的特殊性，采用直接引入 “非线性增益补偿”环节的方法可自由地实现控制系统 开环增益的线性化。
pH中和过程
被调液体
F1, pH1
中 F2, pH2
和 液
生成液
V
中和反应:
HO H H 2O
中和反应平衡式:
HOHKw
1014(mo/lL)2
pH的定义式:
pH lgH, H 1 0pH ,O H1 0 1 4pH
18.02.2021
工业过程控制
pH中和过程的稳态模型
被调液体
F1,C1, pH1
凝液
补偿方法：通过合理选择调节阀的流量特性，实现广义 对象增益的近似线性。
18.02.2021
工业过程控制
非线性补偿方法举例2
TC
Fm
Fsp
FC
进料
v(t)
P1
P2 燃料油
补偿方法：通过引入串 级控制方式，以克服副 回路中的非线性，实现 主对象增益在一定条件 出料 下的的近似线性（本例 中，指Fsp 与 出口温度 的稳态增益）。
浙大工业过程控制13非线性补偿 单击此处添加副标题
对象非线性增益的补偿
戴连奎 浙江大学智能系统与决策研究所
18.02.2021
工业过程控制
对象增益非线性补偿方法
调节阀特性补偿，以使广义对象为近似线性； 串级控制方式，以克服副回路的非线性； 引入比值等中间参数，以主回路广义对象的增益为近
似线性； 变增益控制器：通过引入对象增益的反函数以使系统