[发明专利]一种液位-流量非线性区域控制方法

摘要

本发明公开了一种液位‑流量非线性区域控制方法，属于石油化工装置控制技术领域。该方法在很大程度上减小了噪声及虚假液位的干扰，避免了由于液位频繁波动导致流量阀高频率动作，大大减小了上游干扰对下游工艺运行的影响。针对过程被控变量偏差的变化程度，实时地调整控制器的比例、积分参数，达到调整控制作用强度变化的目的，实现液位‑流量的智能非线性区域控制。该方法使控制器对液位施加较平稳的控制，随着液位偏差增大到预先设定的阈值，对其实施较强的调节，此方法大大减小了虚假液位的频繁干扰导致的流量频繁动作，减少对下游工艺流程的影响，当液位偏差大于设定的阈值时，使液位控制器的作用增强，可以快速使液位回到平稳阈值内。

主权项

1.一种液位‑流量非线性区域控制方法，其特征在于：PID控制器的比例、积分、微分作用的输入输出运算如下式(1)所示：式中，MV(t)为控制器计算输出；K_p为控制器比例参数；I为控制器积分参数；D为控制器微分参数；E(t)为过程被控变量测量值PV与设定值SV的偏差，即E(t)＝PV‑SV，t为时间；首先根据实际的工艺情况设定一个偏差绝对值的阈值TW，该阈值表示，当偏差绝对值在此范围内，控制器比例参数的调节强度缓慢增加，如下式(2)所示：式中，E(t)为偏差；K_e为实际有效比例参数；TW为设定阈值，其中TW＞0；α为可变系数，其物理意义为当偏差E(t)达到阈值TW时，控制器的有效比例参数占设定的控制器比例参数比例，其中0＜α＜1；当偏差绝对值超过设定的阈值TW，控制器的实际有效比例参数的调节强度按预先设定的指数函数非线性增加，如下式(3)所示：当实际有效比例参数K_e增加到β倍K_p时，β≥1，即偏差绝对值增加到时，其中e为自然常数，ln(·)为自然对数函数，使控制器调节强度稳定在β倍K_p，如下式(4)所示：K_e＝βK_p   (4)通过上述对控制器比例参数的有效值进行分析，随着偏差的增大，把控制器有效比例参数归纳为下式(5)：对于控制器的积分参数，也同样采取控制作用随着偏差增大而增强的方案，偏差在设定阈值TW范围内时，控制器积分参数变化在较弱的水平，如此能够大大减弱噪声及虚假液位的干扰；当偏差增加到大于设定阈值TW，且小于等于的区域，使控制器积分参数由弱到强，变化速度两倍于阈值TW范围的参数变化，如此能够达到减缓偏差逐渐增大的趋势，避免偏差增加过大；当偏差增加到大于时，使控制器积分参数恒定在预先设定的较强水平，以确保过程变量被控制回平稳范围内；上述控制器积分参数随着被控变量偏差在不同区域的变化而变化的关系归纳如下式(6)所示：其中，皆为常数，I_e为有效控制器积分参数。