补偿控制：如何减少加热物料流入量对容器温度的干扰？

前面介绍的图4-6为前馈控制，也即这里的补偿控制。如图4-6所示，加热物料流入量是容器温度的主要干扰因数。如用一传感器检测热物料流入量，并通过模入单元把检测到的这个量送入PLC，再由PLC按干扰规律对其进行处理（按扰动影响规律，把输入变换成相应的输出），然后再通过模出单元去控制蒸汽阀，即可实现调节蒸汽的前馈控制。从而使加热物料流入量对容器温度的干扰，得到相应补偿。

这里所说模入、模出、PLC及其处理程序，即为图4-6的前馈补偿器。而在这几项中，最难的是弄清扰动影响规律。

一般讲，确定扰动影响规律有两个方法，即解析法和实验法。解析法探求相应函数关系；实验法检测一系列相关数据，建对应数表。

对简单的过程，如负载电流对直流发电机输出电压的影响，用解析法就比较好求。因为

U_d=E-I_dR₀

U=U_d-ΔIR₀=E-（I_d+ΔI）R₀

式中 U_d——额定输出电压；

E——发电机电动势；

I_d——额定负载电流；

ΔI——实际电流与额度电流差值；

R₀——电机电枢电阻。

负载电流对输出电压的扰动是线性的。要补偿它的扰动，可提高电动势E。而

E=CΦn

式中 C——电机常数，与电机的结构等因素有关；

Φ——激磁磁通；

n——电机转速。

在这3个量中，较便于处理的是增加辅助激磁线圈，以增加的激磁磁通ΔΦ。如用这个辅助激磁磁通ΔΦ，所多得到的电动势ΔE正好等于ΔIR₀，则可使电流变化对电压的干扰得到补偿。即

ΔΦ=（R₀）/（Cn）×ΔI

有了这个关系，把模入单元检测到的ΔI值，按（R₀）/（Cn）ΔI关系，变换为ΔΦ，并送模出单元，去产生辅助激磁磁通。即可实现这个补偿。(www.xing528.com)

这里的按（R₀）/（Cn）ΔI关系变换，对PLC来说，运用一些运算指令即可实现，并不难。

但是，如果找不出这些量之间解析关系，那只好用实验法。它的要点是，通过实验，逐个测出不同的扰动量时，要用多大的控制量，才能使系统的调节量达到期望值。然后，列出一个数表，存于PLC存储区中。

这种情况下的扰动补偿程序，就可根据扰动用这个数表实现补偿。图4-24即为4种PLC的这种程序。

从图4-24可知，其中图4-24a：用了两条应用指令。一是“MOV”指令，用“一路模拟量BCD码”对指针赋值。另一为“BIN”指令，把指针指向的DM地址的内容，转换为十六进制数，再传送给“模拟量输出”。与图4-6对照，这里的“一路模拟量BCD码”与“物料流入量”对应，“模出通道”与“蒸汽流量”对应。

图4-24b：用了4条应用指令。一是MOV-DW指令，读取VW100的地址。二是I-DI转换指令，把模拟量输入字转为双字。三是ADD-DI为双字加指令，进行指针计算。四是MOV-W字传送指令，把指针指向地址的数据送“模拟量输出”。与图4-6对照，这里的“模拟量输入”与“物料流入量”对应，“模拟量输出”与“蒸汽流量”对应。

图4-24c：也用了4条应用指令。一是RD3A指令，读取模拟量输入存于D0。二是MOV传送指令，把D0传送给变址器V0。三是MOV传送指令，从1000开始加变址器V0的值作寄存器D的地址的值传送给D2。四是WR3A写模拟量输出通道指令，把D2的值送“模拟量输出”。与图4-6对照，这里的D0与“物料流入量”对应，D2与“蒸汽流量”对应。

图4-24 补偿控制梯形图程序

图4-24d：用数组处理，先对所用变量声明如下：

VAR

XiuZhAT%MW200：ARRAY[1..100]OFINT；

（∗定义100个元素的一维数组，XiuZh并与M区地址%MW200到%MW400关联∗）

wk：BOOL；

indx：WORD；

END_VAR

具体程序，先是使能模拟量输入模块及模拟量输出模块。接着当工作控制信号“WK”ON时，读“%IW4”模拟量输入字的值，进而进行变换，并赋值给数组下标“indx”。目的是使原来的0～36535之间的变化范围，改变为在0～100之间变化。接着，把下标“indx”值的数组元素的值赋值给输出模块“%QW4”。这样，当检测到模拟量输入值时，将按数组预设的值输出，实现对扰动的补偿。

这里的程序较简单，但执行这程序前必须先对指针数据区赋值。有时，也可能还要作一些插值运算，以使控制输出更精确些。

应指出的是，这里讲的控制输出，都是用模拟量输出单元。其实，用脉宽可调的脉冲或比例可调ON/OFF继电输出也是可以的。