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为什么要为在线和离线分析仪使用增强型PID控制器
编辑: 来源: 发布时间:2018-11-29
      我一直青睐在线分析仪,因为它们提供连续测量,最小的死区时间。这些分析仪通常在管道或容器中具有传感器,以直接测量过程的性质,例如电容,电导率,颜色,密度,氧化还原电位,粒度,pH,浊度和粘度。昂贵的分析仪,例如为许多容器提供服务的质谱仪,不提供连续测量,因为样品或滑流循环通过它们。
      尽管有近红外(NIR)等新技术的前景,但过程工业的主力仍然是气相色谱仪,正如2011年12月Control Talk专栏“Analyze This!”中所讨论的那样,这些在线引入的死区时间分析仪是分析仪循环时间的1.5倍(Tip#90)加上样品运输延迟和多重时间。色谱仪的总死区时间可在30到60分钟之间。
      在线分析仪可能更精确,但与在线分析仪相比,其维护和控制更具挑战性。在线分析仪需要样品系统维护和特殊技术人员专业常识来进行故障排除。当分析仪测量用于闭环控制时,更新失败会导致控制器向输出限制斜坡下降。
      大多数原料和批料组合物在实验室中离线测量。操作员采集样品和实验室技术人员进行分析并输入结果所需的时间通常很长且可变。
 
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      因此,这些结果对于使用传统PID的闭环控制基本上是无用的。大家已经看到了死区时间的后果(提示#70和#71)。传统的PID要求控制器增益降低,复位时间随着死区时间的增加而增加。使用在线分析仪的合成控制器的调谐速度必须比同一设备上的温度控制器慢得多。组合物控制器通常降级到修剪温度设定点。澳门葡京娱乐厂温度控制器负责大多数干扰,并且成分控制器缓慢地校正温度传感器漂移和温度与成分之间的平衡关系的变化。大多数应用是在慢速单元操作上,例如蒸馏,其具有10小时或更长时间的稳定状态。增强型PID为即使在快速流程中使用在线分析仪甚至离线分析仪打开了大门,并改善了所有分析仪的回路性能。
      概念:在更新测量值或存在设定值变化之前,增强型PID不计算积分模式贡献。使用外部复位信号的指数响应。比例和衍生模式的贡献也不会改变。因此,在分析仪更新之间或分析仪无法更新恒定设定值时,控制器输出没有变化。当分析仪系统的死区时间大于过程响应时间的95%时,控制器增益可以与开环增益的倒数一样大,并且重置时间可以基于原始过程动态。为了准确识别开环增益,控制器可以进行单次校正,以补偿设定值变化或分析仪更新。
      详细信息:对于分析仪应用,使用为无线开发的澳门葡京娱乐厂增强型PID,利用外部复位反馈。如果在分析仪更新间隔内几乎看到完整的过程响应(分析仪更新时间>过程响应时间的95%),则控制器增益可以增加到最大值,这只是开环增益的倒数。开环增益是测量值的变化百分比除以所有瞬态消失后控制器输出的百分比变化(提示#89))。对于级联控制,开环增益考虑了辅助控制器比例,过程增益和分析仪主控制器比例的影响。重置时间可以基于过程死区时间。由于反馈控制几乎没有衰减,因此使用前馈控制来测量干扰,因为直到分析仪死区时间之后才能看到干扰的影响。前馈信号的变化会马上改变输出。如果分析仪无法更新,增强的PID输出将不会改变。
      注意:必须筛选出奇怪的分析仪值或高档或低档故障。虽然澳门葡京娱乐厂增强型PID简化了调谐,但未测量干扰的响应仍取决于总回路死区时间。对于快速无法测量的干扰,峰值误差是开环误差,即没有反馈控制时会出现的误差。最小积分绝对误差是峰值误差乘以总回路死区时间的1/2。对于设定值变化,如果控制器增益小于开环增益的倒数,则分析器死区时间将增加上升时间。
      例外:闭环控制不适用于不稳定的分析仪值或较差的信噪比。
      洞察力:增强型PID可以简化调整并提高具有大型和/或可变分析仪更新时间的循环的稳定性。
      经验法则:对于在线和离线分析仪,使用带反馈和前馈控制的增强型PID。
 

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