基于模型的控制，死时间，滞后时间

为了精确的成分控制，流上过程分析仪通常用于测量关键产品的成分，例如蒸馏塔，在过程工业中最常见的分离和纯化单元操作中。产品流的纯度对塔的经济运行至关重要。

现代控制技术已经发展到利用分析仪测量气相色谱仪(gc)的闭环，精馏塔产品组成控制。

例如，考虑下图所示的脱丙烷器。我们将假设关键的产品质量变量是丙烷(头顶)产品的异丁烷(i-C4)含量，这是由在线GC测量的。将i-C4含量保持在其最大规格限制以下，可以最大限度地提高丙烷的回收率。回流流量从托盘温度控制器级联调节，间接维持丙烷产品组成。然后操作员根据分析仪的反馈调整托盘温度设定值。

在实际操作中，托盘温度控制可能无法正常工作。最常见的原因是回流流量的变化与其对温度的影响之间的死亡和滞后时间。然而，利用先进的调节控制(ARC)技术，如前馈，这种级联可以工作。

下一步是实现过程识别模型(PIM)并关闭分析仪和托盘温度控制器之间的回路。因为样品可以在40分钟前注射到分析仪中，PIM应该根据托盘温度和分析仪读数进行时间调整。在这种脱丙烷剂的情况下，简单的死区时间和滞后传递函数充分地延迟了温度，使其与组分一致。趋势数据分析表明，死区时间为34.5分钟，滞后时间为14分钟，两个变量之间的匹配比较合适。

我们可以将延迟托盘温度与产品成分用一个简单的，一般线性模型联系起来:

(温度)延迟= K *(成分)+偏置

每次新的分析仪读数传入并验证时，控制器分两步使用该方程:它根据延迟的实际温度预测产品成分，然后将其与分析仪结果进行比较。根据这些度量的差计算出的误差，使用规则来确定新的方程偏差。然后将方程反向计算新的温度控制器设定值，并将其下载到温度控制器中。注意，只有在从GC读取新数据时才采取控制操作。

当有一个中间控制变量，如托盘温度(成分推断)，可以与分析仪读数及时相关时，这种技术工作得很好。由于分析仪的反馈是基于模型的，因此不像传统的比例-积分-导数(PID)反馈控制那样存在与长死区和滞后相关的固有缺点。

Jim Ford是Maverick Technologies的过程控制顾问。

在线

查看更多真实世界工程博客建议:www.globalelove.com/blogs

您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?您应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得您和您的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。