控制回路中的阀门迟滞补偿方法.pdf

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1、控制回路中的阀门迟滞补偿方法付川，等控制回路中的阀门迟滞补偿方法StictionCompensationforValvesinControlLoops纠，．)了谁日月(东南大学能源与环境学院，江苏南京210096)摘要：迟滞是阀门最常见的问题之一，它会引起控制回路的振荡，造成能量的损失和产品质量的下降。目前解决阀门迟滞问题的方法主要有Knocker迟滞补偿、减弱或去除控制器的积分作用等方式。但Knocker迟滞补偿方法会导致阀门的频繁动作，增加阀门的磨损；而减弱或去除控制器的积分作用方式会导致稳态误差。通过对这两种方法的优劣比较，

2、提出了一种改进的迟滞补偿方法。该方法可有效减少阀门动作的次数，延长阀门的使用寿命。关键词：阀门迟滞补偿建模控制网路PlO控制主汽温中图分类号：TP273文献标志码：AAbstract：Sficfionisoneofthemostcommonvalveproblemsthatcausesoscillationofcontrolloopsandresultsinenergylossandinferiorquali．tyofproducts．Atpresent，therearetwomoreusefulmethodstosolvethi

3、sproblem。oneisKnockerstictioncompensation。andanotheroneisreducinganddetuningtheintegraleffectofthecontroller．However-KnockeFsapproachinducesaggressiveslemmovementthatwillincreasewearoutofvalve$．whilethesecondmethodbringsinstableerror．Throughcomparingtheadvantagesanddi

4、sadvantagesofthesetwomethods，theimprovedstictioncompensationisproposed．Themethodeffectivelyreducesthemovementofvalvetoextendtheworkinglifeofthevalves．Keywords：ValvestictionCompensationModelingControlloopPIDcontrolMainsteamtemperature0引言阀门是控制回路中经常使用的执行机构，其性能会影响控制回路的控制效

5、果。大约有20％一30％的控制回路振荡是由阀门问题造成的，如死区和迟滞⋯。迟滞会导致阀门的输出呈跳跃性，从而使得被控量在设定值附近振荡。迟滞补偿通过将补偿信号加入到控制器来消除阀门迟滞带来的影响。两种基本的迟滞补偿方法是ditheringcontrol和impulsivecontrol【z’，然而这两种方法都不能用在气动阀上。而Hagglund提出的Knocker补偿方法可能是目前最好的迟滞补偿方法”1。对于阀门迟滞引起的回路振荡问题，也可以通过调节PID控制器的参数来解决H。。本文通过对Knocker补偿方法和PID控制进行比较

6、，提出了一种改进的迟滞补偿方法，仿真试验表明其具有很好的效果。1阀门迟滞的定义阀门迟滞通常是由机械系统中的静摩擦力过大弓起的，从而阻碍了阀杆的运动。国家“863”计划资助项目(嫡号：2009AA042158、2006AA05A107)。修改稿收到日期：2010—01—27。第一作者付川。男，1986年生。现为东南大学动力工程及工程热物理专业在读硕士研究生；主要从事过程控制技术及先进控制方法方面的研究。迟滞阀门的输入输出特性曲线如图l所示。阀门输入图1输入输出特性曲线Fig．1Thecharacteristicscurvesofin

7、put／output图l中：虚线为正常调节阀的输入输出特性，可以看出，阀门的输入量与输出量是一致的；实线为存在迟滞的调节阀的输入输出特性，它由死区、迟滞区、滑动跳跃区和移动区四个部分组成。当阀门到达A位置时，由于迟滞作用，它不能再移动，只有当控制器输出超过死区和迟滞区时，阀门才会突然跳动至．D位置，并且继续移动。由于阀门运动的速度很慢，阀门在D—E段可能会再次出现迟滞，此时只需克服迟滞，阀门就可以继续运动。综上所述，迟滞具有的特性如下p。：对于变化的输入量，阀门在平滑运动之前会出现先静止不动然后突然跳动的现象，这种跳动是由于机械系

8、统的静摩擦力造成的。8PROCESSAUToMATIONINSTRUM哐NTATIoNVoL31No．10October2010控制回路中的阀门迟滞补偿方法付川，等2迟滞模型的建立本文采用简单的迟滞模型，如式(1)所示：，M—f茗(卜1)I“(￡)