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模糊控制在蒸馏水机中的应用
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2009-08-10
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基于模糊控制的原理，设计一种针对时变性问题的补偿方法。该系统采用模糊控制，利用双效蒸馏水机中第一效蒸发器液位的变化信息和软测量技术实现对热交换系数的时变性的补偿, 保证产品质量和生产过程的安全。仿真结果表明，系统具有良好的抗负载扰动特性和实用性。
在双效蒸馏水机控制系统中，主要组成部分是双效蒸发器，它的工艺图如图1 所示。该控制系统是一个多输入多输出系统，输入变量是主蒸汽压力和原料水流量。它的工艺过程是：设定产量，原料水先在冷凝器被末效蒸发器产生的纯蒸汽以及各效蒸发器和预热器产生的蒸馏水加热，再在各级预热器被二次蒸汽加热。之后进入一效蒸发器被工业蒸汽（主蒸汽）加热达到最高温度蒸发产生二次蒸汽（纯蒸汽）；同时未能蒸发的原料水进入下一效被更低温度和压力的二次蒸汽蒸发。二次蒸汽在下一效被冷凝为蒸馏水，同时其热量用以蒸发前一效未被蒸发的原料水。这一过程在以下各效蒸发器依次重复。末效产生的纯蒸汽在冷凝器中被原料水和冷却水冷却。
我们通过电动调节阀调节主蒸汽压力P 和原料水流量Q 的输入量。由于在不同的主蒸汽温度下，同一主蒸汽压力是要求由不同的原料水流量输入的，因此，我们应用基于专家系统的PID控制来实现Q = f (P)，即用专家系统来实现P和Q的匹配问题。在同一温度下，Q = β (t)P，β 为热交换系数。同时我们也应该注意到另外一个问题：β 的时变性。在β 发生时变的情况下，专家系统也无法完成良好的控制效果，容易造成原料和能源的浪费，甚至导致生产过程失控。因此，我们建立一个针对热交换系数时变性的补偿方法来解决这一问题[1]。
在双效蒸馏水机控制系统中，主要组成部分是双效蒸发器，它的工艺图如图1 所示。该控制系统是一个多输入多输出系统，输入变量是主蒸汽压力和原料水流量。它的工艺过程是：设定产量，原料水先在冷凝器被末效蒸发器产生的纯蒸汽以及各效蒸发器和预热器产生的蒸馏水加热，再在各级预热器被二次蒸汽加热。之后进入一效蒸发器被工业蒸汽（主蒸汽）加热达到最高温度蒸发产生二次蒸汽（纯蒸汽）；同时未能蒸发的原料水进入下一效被更低温度和压力的二次蒸汽蒸发。二次蒸汽在下一效被冷凝为蒸馏水，同时其热量用以蒸发前一效未被蒸发的原料水。这一过程在以下各效蒸发器依次重复。末效产生的纯蒸汽在冷凝器中被原料水和冷却水冷却。
我们通过电动调节阀调节主蒸汽压力P 和原料水流量Q 的输入量。由于在不同的主蒸汽温度下，同一主蒸汽压力是要求由不同的原料水流量输入的，因此，我们应用基于专家系统的PID控制来实现Q = f (P)，即用专家系统来实现P和Q的匹配问题。在同一温度下，Q = β (t)P，β 为热交换系数。同时我们也应该注意到另外一个问题：β 的时变性。在β 发生时变的情况下，专家系统也无法完成良好的控制效果，容易造成原料和能源的浪费，甚至导致生产过程失控。因此，我们建立一个针对热交换系数时变性的补偿方法来解决这一问题[1]。
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