先进控制技术之推断控制.ppt

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1、第四章推断控制生产过程的被控变量有时不能直接测量得到，因而就难以实现反馈控制。推断控制是利用数学模型由可测信息将不可测的输出变量推算出来实现反馈控制，或者将不可测扰动推算出来以实现前馈控制。如果是不可测的被控变量，只需用采用可测的输入变量或其余辅助变量即可推算出来，习惯称这种系统是采用计算指标的控制系统，如热焓控制，内回流控制，湿含量控制，转化率控制等对不可测扰动的推断控制是美国学者C.B.Brosilow等与1978年提出的，它是利用过程的辅助变量，如温度，压力，流量等测量信息，来推断不可直接测量的扰动对过程主要输出（如产品质量，成分等）的影响。然后基于这些推断估计量来确定控制输入，

2、以消除不可直接测量的扰动对过程主要输出的影响，改善控制品质。14.1简单推断控制不可测的被控变量，只需用可测的输入变量或其余辅助变量即可推算出来，包括内回流控制，热焓控制，湿含量控制4.1.1内回流控制内回流是指精馏塔精馏段内上层塔板向下层塔板流动的液体流量。内回流控制就是指精馏过程中控制内回流为恒定量或是按某一规律而变化的操作。当精馏塔进料量、温度和进料组分比较稳定时，内回流平稳是保证精馏塔操作良好的一个重要因素。内回流与外回流的区别：可用精馏塔塔顶第一块塔板来说明，外回流是塔顶蒸汽经冷凝器和回流罐后，从塔外流入塔内，需加热至于第一块塔板温度相等。热量来自于进入第一块塔板的蒸汽部分冷

3、凝所产生的汽化潜热。234当塔顶蒸汽温度与外回流液温度之差变化不大的时候，采用控制外回流的方法可以满足精馏操作的要求。因为此时外回流控制基本上反映了内回流控制。但是当塔顶冷凝器采用风冷式冷凝器冷凝蒸汽时，则受外界环境温度变化很大。昼夜温差、暴风雨前后等，这个时候外回流液温度变化很大，用外回流恒定的控制方法则实际上内回流并不恒定。Howtosolvetheproblem?内回流控制？5内回流等于外回流与部分蒸汽冷凝液之和：Li=LR+l部分蒸汽冷凝所产生的气化潜热，等于外回流液温度加热到第一块塔板的温度所需的热量：lλ=LRcp(θi-θR)LR外回流量，Li内回流流量，l是部分冷凝液的

4、量，λ是冷凝液的气化潜热，cp是外回流液的比热容，θi第一块塔板的温度，θR外回流液的温度。Δθ=θi-θRLi=LR+LRcpΔθ/λ=LR(1+cpΔθ/λ)6TDTT1YT2YFCFTFYLRθRcp/λxxLRΣLi内回流控制系统74.1.2热焓控制热焓是指定为质量的物料所积存的热量。热焓控制是保持某物料的热焓为定值或按一定的规律变化的操作。影响精馏塔平稳操作扰动因素之一是进料的温度（或热焓），这时可以采用进料的温度控制方案，该方案适用于进入加热器前后料液都是液相或汽相，这个时候热焓和温度是单值对应关系。如果是汽液混合进料，热焓和温度往往没有单一对应的关系，或者对应关系不明显，

5、如对于纯组分的液体介质，当处于汽液平衡时，液体的汽化率越大，其热焓也越大，但温度却恒定不变，所以采用热焓控制才能使精馏塔平稳操作。8目前还无法直接测量出热焓，可以通过间接的方式得到：热量衡算关系载热体放出的热量=进料所取得的热量图示是精馏塔进料热焓的控制方案，被加热物料（进料）在经废热回收后仍为液相，但经加热器后成为汽液混合进料，加热器的热量衡算式为：FHf-Fcfθ=Fscs（θi-θo）F是进料的质量流量，Fs是载热体的质量流量；Hs是单位质量进入精馏塔所带入的热焓；θ是进入加热器的温度；θi是载热体入口的温度；θo是载热体出口的温度；cf是进料的比热容；cs是载热体的比热容9Hf

6、=cfθ+Fs/Fcs(θi-θo)该式即为进料热焓计算式10HfCHY4TTHY5FYFTHY3HY1FsTFsYTdTHY2F√λ÷√x+xFsθiθθospcfcs汽液混合进料热焓控制系统114.2推断控制系统4.2.1推断控制系统不可测扰动Gi(s)C(s)B(s)A(s)P(s)P(s)E(s)设定值推断控制器控制作用估计器估计模型过程主要输出辅助输出Yd(s)--Y(s)u(s)θ(s)推断控制系统组成方块图12过程的主要输出Y（s)是不易测量的被控变量，因此引入易测量的过程辅助变量θ(s),他们与不可直接测量的扰动u(s)以及控制输入m(s)的关系如下：Y(s)=C(s)

7、m(s)+B(s)u(s)θ(s)=P(s)m(s)+A(s)u(s)推断控制系统由三部分组成：信号分离，估计器E(s)，推断控制器GI(s)134.3输出可测条件下的推断控制144.4应用实例4.4.1脱丁烷塔的推断控制15