喷雾式乳液干燥器的PID控制

喷雾式乳液干燥器的PID控制【摘要】在已知的三种乳液干燥控制系统中比较并选取一种合适的方案，通过添加PID调节控制器对系统进行调节。【系统描述】通过空气干燥器将浓缩乳液干燥成乳粉。已浓缩的乳液有高位储槽流下，经过滤器去掉凝结块，然后从干燥器顶部喷嘴喷出。干燥空气经热交换器加热、混合后，通过风管进入干燥器与乳液充分接触，使乳液中的水分蒸发成为乳粉。各环节的放大系数均为1;干燥器特性21851851851()...sGsesss；温度测量变送元件151()mGss;风管3()sGse;加热器110011001()Gsss;混合过程11001()Gss;【被控参数】实验表明乳粉的水分含量与干燥器出口温度关系密切，而且单值对应。所以选择干燥器出口温度为被控参数。【控制方案】通过不同的控制变量选取得出三种方案如下：方案一：以乳液流量为控制变量。热交换器风管（混合与传输）调节器调节阀1干燥器温度变送器F2(t)F3(t)F1(t)Y(t)+-X(t)+++-方案二：以旁通冷风流量为控制变量。热交换器风管（混合与传输）调节器调节阀2干燥器温度变送器F2(t)F3(t)F1(t)Y(t)+-X(t)+++-方案三：以加热蒸汽流量为控制变量。热交换器风管（混合与传输）调节器调节阀3干燥器温度变送器F2(t)F3(t)F1(t)Y(t)+-X(t)+++-Simulink仿真如下：仿真结果为：方案选取：由仿真曲线可以看出方案一的调节时间最短，是最适合的控制方案，方案二次之，方案三最差。但是由于方案一所采用的控制量为乳液流量。对于生产来说，控制乳液流量即是限制乳粉的生产能力，对于厂家来说生产效率低。所以选择方案二加以调节。【PID参数整定】方案二初始系统：添加比例环节，改变比例系数，把比例度由大逐渐减小，加阶跃扰动观察输出响应的衰减过程得到如下的结果：由图可以看出这时的比例度为4：1衰减比例度，衰减周期TS=130s。根据δS=4和TS，运用表1所示的经验公式，就可计算出调节器预整定的参数值。表1衰减曲线法计算公式调节器参数调节器名称δ（%）TI(min)TD(min)PδSPI1.2δS0.5TSPID0.8δS0.3TS0.1TS所以得出PID参数为δ（%）=3.2，TI(min)=39，TD(min)=13，即1/TI(min)=0.02此时得到的结果如图：再此基础上适当的改变PID参数，其中各参数以及结果如图：由仿真结果可以看出，在该控制器下系统在大约100秒的时候达到稳定，而且系统基本没有超调量，适合乳粉生产的稳定控制。【结论】本实验通过对乳液干燥系统的分析，在确定了控制参数后选取了合适的控制变量，实现对闭环控制系统的simulink仿真，并添加PID调节基本实现了对系统的稳定控制。