被控变量的选择方法优化

被控变量的选择是控制系统设计的核心，它对保证系统稳定，提高产品质量和数量，降低生产成本及系统的安全运行均起着十分重要的作用。对于不同的生产过程，需要深入生产现场，调查研究，在熟悉生产工艺的基础上才能正确合理地选择出被控变量。被控变量的选择常采用两种方法。

1.直接参数法

根据反馈控制理论，在控制系统中选择能直接反映生产过程中产品产量和质量又易于测量的参数作为被控变量，称为直接参数法。例如，锅炉锅筒的液位，它能直接表征锅炉运行是否处于安全状态，是直接参数，还有热交换器中出口的温度、管道中的流量等能直接反映生产工艺状态及产品质量的参数均可作为被控变量。

当直接选择反映产品质量的参数作为被控变量比较困难或不可能时（如成分和物性参数的测量问题），可采用间接参数法。

2.间接参数法

选择那些能间接反映产品产量和质量又与直接参数有单值对应关系、易于测量、线性度较好的参数作为被控变量，称为间接参数法。例如氨合成塔的控制系统，在合成塔中进行的化学反应是N₂+3H₂＝2NH₃+Q的一个可逆反应，转化率是其控制质量好坏的关键参数，把它作为被控量最好。但是，就目前而言，转换率不可直接测量。进一步了解工艺可知，热点温度不仅反映化学反应的情况，而且在干扰作用下，它的变化比较显著。为此，在合成塔的控制中选择热点温度作为被控变量。

总之，在充分了解生产工艺的过程、特点及对系统的控制指标要求的基础上，选择能够反映工艺过程的被控变量。一般被控变量的选择原则有：

1）被控变量选取应考虑工艺生产的合理性和可行性。(www.xing528.com)

2）尽量选择反映过程产品或质量的直接参数作为被控变量。

3）当直接参数无法获得或测量信号微弱时，可选择与直接参数有单值对应关系、且对直接参数变化灵敏的间接参数作为被控变量。

4）从提高控制系统的品质考虑所选择参数的测量变送装置应准确、迅速和可靠。

5）选择过程控制通道的放大系数K₀要适当大一些，时间常数T₀要适当小一些。纯时延τ₀越小越好，τ₀与T₀之比应小一些。

6）选择过程扰动通道的放大系数K_d应尽可能小，时间常数T_d要大些，即扰动作用点远离被控变量。

7）所选被控变量和操纵变量之间的传递函数应尽可能简单，并且具有较好的动态和静态特性。