[发明专利]一种温度与流量的解耦控制结构及方法

摘要

一种温度与流量的解耦控制结构及方法，该结构在原混合物料系统中增加两个解耦计算块，温度控制器输出与解耦计算块输出加和后作用到热流调节阀上，使得温度控制器作用于调节热料流量在总流量中的百分比；流量控制器输出与解耦计算块输出加和后作用到冷流调节阀上，使得流量控制器作用于调节混合物料总流量，实现调整温度时流量不改变，调整流量时温度不改变，而同时调整温度和流量时能够互不干扰，如此实现解耦控制作用。为提高系统的可操作性，本结构中的温度控制器输出与解耦计算块、流量控制器输出与解耦计算块分别与解耦控制按钮相连，解耦投用时能够自动完成无扰动切换，防止调节阀开度突变，增强混合物料系统的稳定性。

主权项

一种温度与流量的解耦控制系统，其特征在于：该系统在混合物料系统中增加两个解耦计算块，即温度控制器输出与解耦计算块、流量控制器输出与解耦计算块；其中，温度控制器输出与解耦计算块输出加和后作用到热流调节阀上，使得温度控制器作用于调节热料流量在总流量中的百分比；流量控制器输出与解耦计算块输出加和后作用到冷流调节阀上，使得流量控制器作用于调节混合物料总流量；实现调整温度时流量不改变，调整流量时温度不改变，而同时调整温度和流量时能够互不干扰，如此实现解耦控制作用；通过将两个相互耦合的温度和流量变量经过解耦运算，根据冷热两股物料的阀门开度和当前控制器的计算输出，对这两个相互耦合的变量进行解耦运算，解耦运算块的两输出信号分别与流量控制器和温度控制器的输出相加，加和的信号分别作用到冷热物料的调节阀，重新调整冷热两股物料的流量，最终实现温度与流量的互不干扰；同时，为提高系统的可操作性，本系统中的温度控制器输出与解耦计算块、流量控制器输出与解耦计算块分别与解耦控制按钮相连，解耦投用时能够自动完成无扰动切换，防止调节阀开度突变；如此提高混合物料温度和流量的控制精度，增强混合物料的稳定性；再混合后的物料流量、温度用下述变量表示；FM＝FH+FCTM=FHTH+FCTCFH+FC]]>设则TM＝αTH+(1‑α)TC式中，FC,FH和FM分别为冷物料的流量、热物料的流量和混合物料的流量，TC,TH和TM分别为冷物料的温度、热物料的温度和混合物料的温度；α为解耦系数，表示热物料流量占混合物料总流量的百分比；混合物料的流量FM由调节器FC通过调节阀FV实现调节；混合物料的温度TM由调节器TC通过调节阀TV实现调节；解耦控制方法分为FC和TC全自动控制、TC手动控制、FC手动控制三种情况；1)FC和TC全自动控制流量调节器FC的计算输出FCCV，输出范围为0‑100；FCCV=FH+FCSH+SC×100]]>式中SH和SC分别为TV和FV开度为100时的流量；温度控制器的计算输出TCCV，输出范围为0‑100；TCCV=FHFH+FC×100]]>流量控制器实际输出FV(冷料阀开度)，温度控制器实际输出TV(热料阀开度)；其中，流量满足以下线性关系：FH=kHTVFC=kCFVkH=ΔFH/ΔTVkc=ΔFC/ΔFVk=kH/kC]]>命名k为耦合系数；由以上分析可知：FH=kH×TV;FC=kC×FVSH=kH×100;SC=kC×100FCCV=FH+FCSH+SC×100=kH×TV+kC×FVkH+kC=k×TV+FVk+1TCCV=FHFH+FC×100=kH×TV×100kH×TV+kC×FV=k×TV×100k×TV+FV]]>最终的FCCV,TCCV,FV和TV的关系式为TV=0.01×(k+1)×FCCV×TCCV/kFV=(k+1)FCCV-0.01×(k+1)×FCCV×TCCVFCCV=(k×TV+FV)/(k+1)TCCV=(k×TV×100)/(k×TV+FV)]]>流量控制器FC的加和解耦运算信号FFF，温度控制器TC的加和解耦运算信号FFT。