双闭环比值控制二氧化碳与氧气流量

溶剂厂生产中采用的二氧化碳与氧气流量的双闭环比值控制系统如图6-12所示。

双闭环比值控制系统的特点是在保持比值控制的前提下，主动量和从动量回路均构成闭环回路，能有效地克服各自量干扰的影响，使主、从动量都比较平稳，并且使得总负荷也较平稳。

图6-11 单闭环比值控制系统响应曲线

图6-12 二氧化碳与氧气流量的双闭环比值控制

假设双闭环比值控制系统中主动量控制系统的数学模型为式（6-8），从动量控制系统的数学模型为式（6-9）。

主动量控制器类型及参数整定从工艺要求考虑，主动量控制器选择为PI控制规律，采用临界比例度法整定，得K_P＝0.623、T_I＝59，主动量闭环系统的阶跃响应曲线如图6-13所示，系统的超调量较大，为此略加修正参数得K_P＝0.323、T_I＝65，此时主动量闭环系统的阶跃响应曲线如图6-14所示。

图6-13 主动量闭环系统的阶跃响应

图6-14 修正参数后主动量闭环系统的阶跃响应(www.xing528.com)

从动量控制器类型及参数同样采用临界比例度法整定，得K_P＝0.535、T_I＝278，从动量闭环系统的阶跃响应曲线如图6-15所示。此时系统的超调量较大，为此略加修正参数得K_P＝0.193、T_I＝357，此时从动量闭环系统的阶跃响应曲线如图6-16所示，近似为非周期临界状态。

图6-15 从动量闭环系统的阶跃响应

图6-16 修正参数后从动量闭环系统的阶跃响应

采用Repeating Sequence Stair阶梯序列信号来模仿主动量的变化，其参数输出幅值矢量和采样时间分别设置为[42431]和300，主动量和从动量的比值工艺要求及测量仪表设定为5，主动控制系统和从动控制系统均受随机干扰影响，双闭环比值控制系统的Sim-ulink仿真框图如图6-17所示，无干扰和干扰作用下系统输出响应曲线如图6-18所示。

图6-17 双闭环比值控制系统Simulink仿真框图

图6-18 双闭环比值控制系统的响应曲线

a）无干扰作用 b）干扰作用

图6-18a所示依次为主动量设定值、主动量输出响应、从动量设定值和从动量输出响应。图6-18b所示依次为主动量设定值、主动量输出响应、随机干扰和从动量输出响应。从图上可看到从动量较好地跟随主动量变化而变化，基本维持比值5，能有效地克服各自量干扰的影响。