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作者: 发布时间:2007-12-06 来源: 繁体版
  大多数工业过程可以按照控制器需要的方向变化。当控制器把更多的燃料供给炉膛里的燃烧器时,温度上升;当控制器关闭管道里的阀门时,流速下降;当控制器增加马达驱动输送装置的转速时,速度增
  大多数工业过程可以按照控制器需要的方向变化。当控制器把更多的燃料供给炉膛里的燃烧器时,温度上升;当控制器关闭管道里的阀门时,流速下降;当控制器增加马达驱动输送装置的转速时,速度增加。控制器的动作常常会使一些过程上下波动,但是过程变量的第一个反应通常与控制力朝着相同的方向。
  然而,却有一些很少见的情况是,过程变量在控制效果增加的情况下先降后升。我们来看工业锅炉。当蒸气离开锅体前往下一工序时,需要增补一定的液态水以保持内部液位基本不变。这通常由一个反馈控制器来实现,控制器测定了沸水的高度并且通过控制进口阀门将液位维持在这个高度。

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  但是,如果增补进来的水太冷,锅内的热水就会冷却并缩小体积,从而引起水平面下降,即使继续补的水更多一点也是如此。如果控制器的液位传感器把沸水顶部的泡沫当作水位,那问题就可能更严重。当进水冲毁了泡沫时,会出现比正常更大的液位差,从而产生进一步的动荡。
  逆向变化
  趋势图表显示了这种“逆向响应”现象。当控制器提升控制效果,给炉体注入更多的水时,过程变量会发生先降低然后再开始提高的现象。用学术术语来说,一个具有逆向响应特性的过程是一个“非最小相位(non-minimum phase)”。在锅炉行业,这种现象被称为“缩胀(shrink-swell)”现象。
  逆向响应误导了控制器,使它相信过程变量在朝着错误的方向变化。除非控制器知道过程变量会很快走回正规,一般情况下控制器会逆转自己的方向。这能使过程变量在短时间内显示正常,但是最终将使其逆向变化,同时也迫使控制器再次逆转自己的控制方向。这二者会继续相互追赶,形成无限的振荡过程。
  控制器的耐心
  幸运的是,控制器可以被赋予等候暂时的逆向过程动作结束的耐心。一个PID控制器就能达到这个目的,它通过调试给控制器设置一段空载时间,(请参阅“Dealing with Deadtime”,Control Engineering,2005年7月号)。这样可以使控制器的反应速度慢到可以忽略暂时的逆向过程动作的程度,但同时这也会延长过程变量到达设定值的时间。
  翻译:钱舒

骗人的逆向响应
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