[發(fā)明專利]一種溫度與流量的解耦控制結(jié)構(gòu)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610077382.7
• 申請(qǐng)日: 2016-02-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105807820B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文新;李全善
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京世紀(jì)隆博科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G05D27/02
• 分類號(hào): G05D27/02
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11203
• 代理人: 沈波

1.一種溫度與流量的解耦控制系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)在混合物料系統(tǒng)中增加兩個(gè)解耦計(jì)算塊，即溫度控制器輸出與解耦計(jì)算塊、流量控制器輸出與解耦計(jì)算塊；其中，溫度控制器輸出與解耦計(jì)算塊輸出加和后作用到熱流調(diào)節(jié)閥上，使得溫度控制器作用于調(diào)節(jié)熱料流量在總流量中的百分比；流量控制器輸出與解耦計(jì)算塊輸出加和后作用到冷流調(diào)節(jié)閥上，使得流量控制器作用于調(diào)節(jié)混合物料總流量；實(shí)現(xiàn)調(diào)整溫度時(shí)流量不改變，調(diào)整流量時(shí)溫度不改變，而同時(shí)調(diào)整溫度和流量時(shí)能夠互不干擾，如此實(shí)現(xiàn)解耦控制作用；

通過(guò)將兩個(gè)相互耦合的溫度和流量變量經(jīng)過(guò)解耦運(yùn)算，根據(jù)冷熱兩股物料的閥門開(kāi)度和當(dāng)前控制器的計(jì)算輸出，對(duì)這兩個(gè)相互耦合的變量進(jìn)行解耦運(yùn)算，解耦運(yùn)算塊的兩輸出信號(hào)分別與流量控制器和溫度控制器的輸出相加，加和的信號(hào)分別作用到冷熱物料的調(diào)節(jié)閥，重新調(diào)整冷熱兩股物料的流量，最終實(shí)現(xiàn)溫度與流量的互不干擾；

同時(shí)，為提高系統(tǒng)的可操作性，本系統(tǒng)中的溫度控制器輸出與解耦計(jì)算塊、流量控制器輸出與解耦計(jì)算塊分別與解耦控制按鈕相連，解耦投用時(shí)能夠自動(dòng)完成無(wú)擾動(dòng)切換，防止調(diào)節(jié)閥開(kāi)度突變；

如此提高混合物料溫度和流量的控制精度，增強(qiáng)混合物料的穩(wěn)定性；

再混合后的物料流量、溫度用下述變量表示；

F_M＝F_H+F_C

TM=FHTH+FCTCFH+FC]]>

設(shè)

則T_M＝αT_H+(1-α)T_C

式中，F(xiàn)_C,F_H和F_M分別為冷物料的流量、熱物料的流量和混合物料的流量，T_C,T_H和T_M分別為冷物料的溫度、熱物料的溫度和混合物料的溫度；α為解耦系數(shù)，表示熱物料流量占混合物料總流量的百分比；混合物料的流量F_M由調(diào)節(jié)器FC通過(guò)調(diào)節(jié)閥FV實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)；混合物料的溫度T_M由調(diào)節(jié)器TC通過(guò)調(diào)節(jié)閥TV實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)；

解耦控制方法分為FC和TC全自動(dòng)控制、TC手動(dòng)控制、FC手動(dòng)控制三種情況；

1)FC和TC全自動(dòng)控制

流量調(diào)節(jié)器FC的計(jì)算輸出FC_CV，輸出范圍為0-100；

FCCV=FH+FCSH+SC×100]]>

式中S_H和S_C分別為TV和FV開(kāi)度為100時(shí)的流量；

溫度控制器的計(jì)算輸出TC_CV，輸出范圍為0-100；

TCCV=FHFH+FC×100]]>

流量控制器實(shí)際輸出FV(冷料閥開(kāi)度)，溫度控制器實(shí)際輸出TV(熱料閥開(kāi)度)；其中，流量滿足以下線性關(guān)系：

FH=kHTVFC=kCFVkH=ΔFH/ΔTVkc=ΔFC/ΔFVk=kH/kC]]>

命名k為耦合系數(shù)；

由以上分析可知：

FH=kH×TV;FC=kC×FVSH=kH×100;SC=kC×100FCCV=FH+FCSH+SC×100=kH×TV+kC×FVkH+kC=k×TV+FVk+1TCCV=FHFH+FC×100=kH×TV×100kH×TV+kC×FV=k×TV×100k×TV+FV]]>

最終的FC_CV,TC_CV,FV和TV的關(guān)系式為

TV=0.01×(k+1)×FCCV×TCCV/kFV=(k+1)FCCV-0.01×(k+1)×FCCV×TCCVFCCV=(k×TV+FV)/(k+1)TCCV=(k×TV×100)/(k×TV+FV)]]>

流量控制器FC的加和解耦運(yùn)算信號(hào)FF_F，溫度控制器TC的加和解耦運(yùn)算信號(hào)FF_T。