MATLAB化工过程变比值控制系统设计(3)
(2) 具有综合利用原料的特性。化学工业的生产是化学反应，在大量生产一种产品的同时，往往会生产出许多联产品和副产品，而这些联产品和副产品大部分又是化学工业的重要原料，可以再加工和深加工。因此，化工部门是最能开辟原料来料、综合利用物质资源的一个部门。
(3) 生产过程要求有严格的比例性和连续性。一般化工产品的生产，对各种物料都有一定的比例要求，在生产过程中，上下工序之间，各车间、各工段之间，往往需要有严格的比例，否则，不仅会影响产量，造成浪费，甚至可能中断生产。化工生产主要是装置性生产，从原材料到产品加工的各环节，都是通过管道输送，采取自动控制进行调节，形成一个首尾连贯、各环节紧密衔接的生产系统。这样的生产装置，客观上要求生产长周期运转，连续进行。任何一个环节发生故障，都有可能使生产过程中断。
(4) 化工生产还具有耗能高的特性。因为，第一，煤炭、石油、天然气既是化工生产的燃料动力，又是重要的原料；第二，有些化工产品的生产，需要在高温或低温条件下进行，无论高温还是低温都需要消耗大量能源。
化工生产这一系列特点说明，在化工企业管理中,必须重视技术在生产中的作用，提高技术水平；珍惜化工资源，搞好综合利用；注意节约能源；搞好生产的组织工作，保持生产的长期运转，不断提高经济效益。
由于化工生产过程发展的技术与要求，先进控制系统（APC）不仅要保证系统的稳定性和整个生产的安全，满足一定的约束条件，而且应该带来一定的经济效益和社会效益。因此，在过程工业的应用中，满足实际工业过程特点的控制系统得到了广泛的应用。
在化工生产中，经常需要两种或两种以上的物料按一定比例混合或进行化学反应，一旦比例失调，轻则造成产品质量不合格，重则会造成生产事故或发生人身伤害，给企业带来较大的损失。例如在氨与硝酸中和反应生产硝酸铵的生产过程中，控制系统不仅要尽可能的减少氨的消耗，而且要保证反应是在弱碱环境中进行，因此，简单的比值控制系统就不能满足生产过程的要求。变比值控制的目的就是为了实现几种物料符合一定比例关系，以使安全生产正常进行。
变比值控制系统中引入了第三个参数——以反映质量指标的主参数y，和以两个流量比r为副参数所组成的串级控制系统。实际工业生产过程中存在着除流量干扰以外的其他干扰，如温度、压力、成分等随机干扰，当这些干扰引起主参y变化时，通过主反馈回路使主控制器输出变化，以保持主参数稳定。 对于进入系统的主流量Q1受干扰变化，比值控制回路快速随动跟踪，使副流量按Q2=r Q1关系变化，以保持主参数y稳定，它起到了静态前馈作用。对于副流量本身的干扰，同样可以通过自身的控制回路克服，它相当于串级控制系统的副回路。
变比值过程控制系统就是利用物料的比值对被控变量影响比较显著的特性,将物料的比值作为操纵变量加以利用,达到调节过程系统被控变量的目的。由于变比值控制系统具有串级控制系统的结构形式,其控制器参数整定存在多参数相互影响问题,其中任一个控制器参数值发生变化,对整个系统都有影响,控制系统的参数整定有逐步逼近法、两步整定法等,参数整定过程复杂,对过程对象的变化适应性不强。PID控制以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。由于用途广泛、使用灵活，使用中只需设定三个参数（Kp， Ti和Td）即可。Matlab/Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,已成为控制系统设计中对动态对象进行建模及系统分析的最为广泛的软件。
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