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前馈控制的前馈系数设置方法你都掌握了吗?

2025/5/27 22:44:24 分类:过程控制 
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前馈控制和反馈控制不同,前馈控制不需要出现偏差,就能根据干扰变量的变化直接进行指定性补偿,从而显著减少主要干扰对过程变量的影响。 因为大多数情况下,仅仅使用反馈就能取得差不多的性能,所以前馈控制用的比较少,甚至比串级控制还要少。但是当干扰来自过程侧而且比较频繁时,使用前馈+反馈的组合控制模式,几乎是唯一的解决方案。因为用的比较少如何设置前馈系数,就成为一个困扰工程师的问题。

1、物料平衡
在锅炉汽包液位三冲量控制中,蒸汽流量是离开汽包的水量,锅炉给水则是进入汽包的水量。显然蒸汽流量这个DV对给水流量这个MV的前馈系数,按物料平衡计算就是1。液位控制太慢,而蒸汽干扰太频繁没有前馈+串级的控制测量,很难满足液位的控制要求,这是三冲量成为汽包液位控制标准方法的原因。实际上并不是所有汽包液位都需要三冲量的,例如余热锅炉、废热锅炉等;比值控制作为特殊的前馈控制形式,很多也是物料平衡控制。

2、能量平衡
在如下图所示的换热器出口温度控制中,工艺物料为150t/h,蒸汽阀位45%,则前馈系数FFC101=MV/DV=45/150=0.3,因为是正相关,所以就是0.3。这种用绝对量计算本质增量的前馈系数的方法,并不能总是奏效,要注意适用范围;



3、闭环方法
在上图所示的控制中,当TIC101投自动时,可以用闭环数据获得前馈系数。在温度控制时,扰动DV发生变化ΔDV,在反馈作用下,最终MV会抗扰变化ΔMV,ΔMV/ΔDV就是前馈系数;

4、模型方法
如果知道了扰动模型增益ΔPV/ΔDV和控制模型增益ΔPV/ΔMV。则前馈系数ΔMV/ΔDV就等于扰动模型增益除以控制模型增益的相反数。例如,假设上图的开环模型为则前馈系数为-(-0.08)/2=0.04。这种方法,在实际前馈系数设置中,也可能需要考虑量程的影响。




作者:冯少辉博士

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