过程控制系统结构设计和专家系统的应用：第2讲.pdf

维普资讯 6D 炼油化工 自动化 1990越 过程控制系统结构设计 和专家系统的应用 浙江 大学 杨舵华 王骥程 第二讲 基于被控过程 自由度的设计方法 [摘要)奉讲首先给出了被控过程 自由度的定义，并以串联液体贮槽为侧谨聃了自由度的求取步骤。然后 按单元操作和完整生产装置操作两种情况讨论了基于 自由度进行控制系统结构设计的具体方嵇和步骤。 一 、 被控过程 自由度的确定 论，为了完全确定 果变量 、^z，必 须 规 对于一个被控过程，其各工艺变量之间 定因变量F-、F 、F。的值 。 必然受到如物料平衡，能量平衡或其它工艺 由此，可 以定义被控过程的 自由度，即 条件的约束，这些工艺变量有的是果变量， 指为了完全确定该被控过程行为尚需确定其 有的是因变量。当这些变量的值被确定时， 值的因变量数。被控过程的自由度等于未被 该被控过程的行为也就被确定了。考虑如图 确定的因变量数 自由度可计算如下t 1所示的串联液体贮槽。图中Fj、F 、F。 f：V—E (3 ) 为流量，^、 z为液位，A 、A 为贮槽的 式中 {——被控过程 的自由度， 截面积。 v——指描述被控过程的独立的变量 数 ， E——指与描述被控过程 的变量有关 的独立的方程数。 图 1所示系统 自由度f…5 2 3 二 、基于自由度进行单元操作的控制系 统设计 很明显，为了使 被 控 过 程达到控制 目 标，即完全确定被控过程的行为， 自控设计 囤 1 串联液体贮梏 的结果应使 自由度为零。有两个途径可提供 表征变量关系的辅助方程，从 而 减 少 自由 由物料平衡得 度，直至为零 。 l·d^l／出=Fl—F (1) ①规定某些外部输入 变 量 来 减少 自由 t· ／dr=F 一F。 (2) 度。 上述方程 (1)、 (2)中有 5个变量，分 ③建立控制回路，提供被调变量或扰动 别 是 ^t、 2、 I、 、 。，而 l、 2为 变量与调节变量之间的辅助关系方程数，从 常数。可 以将^n 视为果 变 量，将 Fh 而减少 自由度 。 F-、F。视为因变量。根据 微 分方程解的理 因此， 自由度也可作如下计算； 维普资讯 第 4期 炼油化工 自动化 自