(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010433310.8
(22)申请日 2020.05.20
(71)申请人 杭州舒尔姿氨纶有限公司
地址 310000 浙江省杭州市萧山区衙前镇
纺织工业园区成虎路8号
(72)发明人 高康
(74)专利代理机构 杭州杭诚专利事务所有限公
司 33109
代理人 尉伟敏
(51)Int.Cl.
G05B 11/42(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种DCS对电加热器的线性控
制方法。为了克服现有技术对电加热器的控制具
有大时滞性，难以达到预期的控制效果的问题；
本发明包括以下步骤：S1：温度传感器采集现场
的温度，将采集到的温度信息传输到PID控制模
块；S2：PID控制模块经过PID控制运算后输出操
纵变量MV；操纵变量MV作为输入值输入给FUNC -
VAR函数模块；FUNC -VAR函数模块运算后输出一 个与输入呈线性的控制量；S3：FUNC -VAR输出的
在PID环节后增加FUNC -VAR函数模块，使得PID操
作变量MV的变化速率适应理论的操作变量MV -电
加热器开度曲线变化，使得控制具有更好的线性
控制精度，控制更加可靠，解决了电加热器的时
滞性问题。权利要求书2页 说明书5页 附图2页CN 111610714 A 2020.09.01
C N 111610714
A
1.一种DCS对电加热器的线性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：温度传感器采集现场的温度，将采集到的温度信息传输到PID控制模块；
S2：PID控制模块经过PID控制运算后输出操纵变量MV；操纵变量MV作为输入值输入给FUNC-VAR函数模块；FUNC-VAR函数模块运算后输出一个与输入呈线性的控制量；
S3：FUNC-VAR输出的控制量控制电加热器开度，进行加热工作。
2.根据权利要求1所述的一种DCS对电加热器的线性控制方法，其特征在于，所述的FUNC-VAR函数模块中的运算函数为至多七段的线性函数组合，线性函数为f(x)＝ax+D；其中，a、b为常数。
3.根据权利要求2所述的一种DCS对电加热器的线性控制方法，其特征在于，所述的FUNC-VAR函数模
块中的控制函数通过以下步骤确定：
A1：将DCS电加热器的原始开度等分20份；
A2：根据热量与角度关系的公式得到DCS的电加热器原始开度与热量的关系以及电加热器原始开度与PID的操纵变量MV的关系；公式为：
其中，W为热量，c为常数；
A3：根据电加热器原始开度与PID的操纵变量MV的关系，以PID的操纵变量MV为X轴，以电加热器的原始开度为Y轴绘制曲线图，分析确定参数点；
A4：根据参数点确定FUNC-AVR函数模块中的线性函数。
4.根据权利要求3所述的一种DCS对电加热器的线性控制方法，其特征在于，所述的参数点在曲线斜率大处分布密集。
5.根据权利要求3或4所述的一种DCS对电加热器的线性控制方法，其特征在于，所述的FUNC-VAR函
数模块中参数点选取如下表所示：
相邻的两个参数点之间构成一个线性函数。
6.根据权利要求1所述的一种DCS对电加热器的线性控制方法，其特征在于，所述的电加热器的加热对象为液体。
一种DCS对电加热器的线性控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种电加热器控制领域，尤其涉及一种DCS对电加热器的线性控制方法。
背景技术
[0002]电加热器是将电能转换为热能的过程。是工业生产中很常见的一类设备，由于其一般带有大时滞、非线性难以建立精确的数学模型等特点，在实际生产中采用传统的PID控制策略常常难以得到期望的控制效果。
[0003]例如，一种在中国专利文献上公开的“基于PID控制的电加热炉智能温度控制系统设计方法”，其公告号CN109634319A，包括PID控制器设计：控制系统采用智能控制算法，即PID控制算法，通过对于设定温度和实际温度的差值的比例，微分，积分三者结合得到的算法结果来控制执行机构的执行状态，从而可以让控制系统中的控制时间，超调量，滞后反应以及最后的稳定程度都能有较明显的改善。该方法在实际生产中无法解决大时滞性带来的问题，难以达到预期的控制效果。
发明内容
[0004]本发明主要解决现有技术对电加热器的控制具有大时滞性，难以达到预期的控制效果的问题；提供一种DCS对电加热器的线性控制方法，线性控制电加热器，解决其大时滞性带来的控制影响。
[0005]本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本发明包括以下步骤：
S1：温度传感器采集现场的温度，将采集到的温度信息传输到PID控制模块；
S2：PID控制模块经过PID控制运算后输出操纵变量MV；操纵变量MV作为输入值输入给FUNC-VAR函数模块；FUNC-VAR函数模块运算后输出一个与输入呈线性的控制量；
S3：FUNC-VAR输出的控制量控制电加热器开度，进行加热工作。
[0006]一般采用的PID控制电加热器，其电加热器开度-热量曲线在起始段与末尾段变化缓慢，而在中间段相对于首尾两端来说变化速率快。由于PID参数中的P是无法调节的，所以其变化速率无法统一，电加热器不好控制。在PID输出后经过FUNC-VAR函数运算，FUNC-VAR 函数的输出与输入呈线性关系，根据PID的输出改变调节速率，贴合开度与热量变化的固有规律，调节更加可靠，解决电加热器的时滞性问题。
[0007]作为优选，所述的FUNC-VAR函数模块中的运算函数为至多七段的线性函数组合，线性函数为f(x)＝ax+b；其中，a、b为常数。FUNC-VAR函数模块为多段线性函数的组合，通过FUNC-VAR函数模块调整PID模块输出的变化速率，贴合电加热器开度-热量的变化曲线，使得调节更加可靠，解决电加热器的时滞性问题。
[0008]作为优选，所述的FUNC-VAR函数模块中的控制函数通过以下步骤确定：A1：将DCS电加热器的原始开度等分20份；
A2：根据热量与角度关系的公式得到DCS的电加热器原始开度与热量的关系以及电加热器原始开度与PID的操纵变量MV的关系；公式为：
其中，W为热量，c为常数；
A3：根据电加热器原始开度与PID的操纵变量MV的关系，以PID的操纵变量MV为X轴，以电加热器的原始开度为Y轴绘制曲线图，分析确定参数点；
A4：根据参数点确定FUNC-AVR函数模块中的线性函数。
[0009]通过数据计算分析得到一个相对精确的数学模型，确定线性关系，使得调节更加精确。
[0010]作为优选，所述的参数点在曲线斜率大处分布密集。
[0011]曲线斜率大说明变化速度快，需要更多的参数点拟合，保证控制的精确和可靠性，解决了电加热器的时滞性问题。
[0012]作为优选，所述的FUNC-VAR函数模块中参数点选取如下表所示：
X轴Y轴
00
0.64510
2.1215
14.930
85.170
97.985
99.3590
100100
相邻的两个参数点之间构成一个线性函数。
[0013]通过FUNC-VAR函数模块调整PID模块输出的变化速率，贴合电加热器开度-热量的变化曲线，使得调节更加可靠，解决电加热器的时滞性问题。
[0014]作为优选，所述的电加热器的加热对象为液体。液体多为加热的对象，以液体为对象建模，其建立的FUNC-VAR函数更具有普适性。
[0015]本发明的有益效果是：本发明通过在PID环节后增加FUNC-VAR函数模块，使得PID 操作变量MV的变化速率适应理论的操作变量MV-电加热器开度曲线变化，使得控制具有更好的线性控制精度，控制更加可靠，解决了电加热器的时滞性问题。
附图说明
[0016]图1是本发明的一种控制方法流程图。
[0017]图2是本发明的原始开度-热量曲线图。
[0018]图3是本发明的操作变量MV-电加热器开度曲线图。
[0019]图4是本发明FUNC-VAR函数模块线性函数拟合图。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议