一种喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法、装置和设备制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法、装置和设备，该方法包括：获取喷雾干燥塔的进风温度偏差；将所述进风温度偏差输入内模PID控制器进行运算后得到输出结果，以根据所述输出结果对所述喷雾干燥塔的进风温度进行调节，提高控制精度；其中，所述内模PID控制器通过将内模控制器与常规PID控制器相融合获得，所述内模控制器进行预先设计。本发明专利技术提供的内模PID控制器的鲁棒性更强，提高了干燥塔温度控制精度，提高了控制系统的自适应性和响应速度。

【技术实现步骤摘要】
一种喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法、装置和设备
本专利技术涉及工程控制
，具体而言，涉及一种喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法、装置和设备。
技术介绍
喷雾干燥塔是目前建筑行业广泛采用的一种制粉生产设备，通过雾化、干燥，形成满足含水率要求的细粉粒。干燥塔热效率的高低主要取决于进风温度和尾气排放温度的大小：进风温度越高，干燥塔热效率越高，反之热效率则越低；尾气温度的影响则与之相反。因此，要提高热效率的主要途径为：提高进风温度、降低尾气温度。然而，尾气排放温度主要受粉料水分和换热系统的整体性能影响，属于多点多层次的控制，控制难度大，实际操作不容易，控制效果不理想。而进风温度主要取决于热风炉内的燃烧情况，属于单点控制，通过采用先进的控制技术，可以取得良好的控制效果和节能效果，技术实施方便，但是由于被控对象存在较大滞后，干扰因素多，用传统的PID算法其控制精度难以保证。内模控制技术(InternalModelControl，IMC)是近年来发展起来的一项新技术，其优点是任意逼近复杂的非线性曲线的能力，具有较强的非线性逼近能力和自学习能力。喷雾干燥塔整个生产过程属于热能交换，干扰因素多，而内模控制不依赖于被控对象的精确数学模型(控制时采用近似模型)，是依据人对被控对象的操作经验构成适当的算法进行控制的，非常适合于此类设备对象的控制，在干燥塔运行生产过程中，干燥塔进风温度符合控制指标要求，干燥粉的含水率也就达到了要求。因此，如何设计一种基于内模PID(IMC-PID)的进风温度控制系统，以解决上述技术问题，即为本领域技术人员的研究方向所在。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法、装置和设备，以改善现有技术中控制精度差的问题。本专利技术实施例提供了一种喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法，包括:获取喷雾干燥塔的进风温度偏差；将所述进风温度偏差输入内模PID控制器进行运算后得到输出结果，以根据所述输出结果对所述喷雾干燥塔的进风温度进行调节，提高控制精度；其中，所述内模PID控制器通过将内模控制器与常规PID控制器相融合获得，所述内模控制器进行预先设计。优选的，所述内模控制器的设计过程具体包括：将所述被控对象模型分解为两项和有：其中：对任一角频率ω，有引入滤波器F(s)，得到：其中，γ为对象模型的相对阶次且γ>0，Tf为低通滤波器的参数。优选的，所述常规PID控制器的传递函数为：其中，KP、TI、Td分别为常规PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数。优选的，所述内模PID控制器通过将内模控制器与常规PID控制器相融合获得，具体包括：将内模控制系统中的内环反馈环节传递函数与常规PID传递函数等效，则：由于GPID(s)存在积分环节，将其表示为：得到，根据泰勒级数展开上式，得到：式中，令得到：进而得到：由以上各式可得内模PID控制器的控制系数：增益系数KP、积分时间TI和微分时间Td。优选的，所述内模PID控制器通过将内模控制器与常规PID控制器相融合获得，还包括对所述内模PID控制器进行参数整定，步骤如下：对被控对象进行低阶模型等效；对等效模型进行分解；求出和在s＝0处的各阶次导数；选取滤波器常数Tf，并求解D(s)在s＝0处的各阶导数；求得f(s)在s＝0处的各阶导数；求出内模PID控制器参数。优选的，对所述内模PID控制器进行参数整定，具体包括：获取被控对象的近似一阶惯性加纯滞后传递函数：根据内模PID参数整定方法分解上式得到：取滤波器参数γ＝1，得到：D(0)＝Tf+τ进而得到，经过化简，可以得到内模PID控制器的参数为：本专利技术实施例还提供了一种喷雾干燥塔进风温度内模PID控制装置，包括：温度偏差获取单元，用于获取喷雾干燥塔的进风温度偏差；进风温度调节单元，用于将所述进风温度偏差输入内模PID控制器进行运算后得到输出结果，以根据所述输出结果对所述喷雾干燥塔的进风温度进行调节，提高控制精度；其中，所述内模PID控制器通过将内模控制器与常规PID控制器相融合获得，所述内模控制器进行预先设计。本专利技术实施例还提供了一种喷雾干燥塔进风温度内模PID控制设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法。本专利技术所提供的喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法、装置和设备的有益效果是：与传统的PID控制相比，本专利技术通过将内模控制器与常规PID控制器相融合获得内模PID控制器，内模PID控制器的鲁棒性更强，并且对于比较复杂的干燥塔进风温度控制，可以利用近似数学模型表达式来表达进风温度，提高了干燥塔温度控制精度，提高控制系统的自适应性和响应速度，同时可提高生产效率和产品质量，符合节能、低耗的发展趋势。同时内模PID控制器也利用了模糊控制思想，但是与模糊规则下的控制过程相比，它更加简化。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术第一实施例提供的喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法的流程示意图；图2为本专利技术第一实施例中喷雾干燥塔的组成结构示意图；图3是本专利技术第一实施例中内模控制器的结构示意图；图4是本专利技术第一实施例中不同PID参数整定方法的控制效果对比图。图5是本专利技术第二实施例提供的喷雾干燥塔进风温度内模PID控制装置的结构示意图。图标：1-热风炉；2-进口管温度变送器；3-干燥塔体；4-控制屏；5-泥浆泵；6-雾化器；7-振动筛；8-尾气温度变送器；9-排风机；10-水浴除尘器；11-烟囱；12-Ziegler-Nichols整定方法；13-Eivera整定方法；14-Cohen-Coon整定方法；15-IMC-PID整定方法；201-温度偏差获取单元；202-进风温度调节单元。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。如图1所示，本专利技术第一实施例提供了一种喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法，包括:S101，获取喷雾干燥塔的进风温度偏差；在本实施例中，喷雾干燥塔如图2所示，其工作原理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法，其特征在于，包括:获取喷雾干燥塔的进风温度偏差；将所述进风温度偏差输入内模PID控制器进行运算后得到输出结果，以根据所述输出结果对所述喷雾干燥塔的进风温度进行调节，提高控制精度；其中，所述内模PID控制器通过将内模控制器与常规PID控制器相融合获得，所述内模控制器进行预先设计。

【技术特征摘要】
1.一种喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法，其特征在于，包括:获取喷雾干燥塔的进风温度偏差；将所述进风温度偏差输入内模PID控制器进行运算后得到输出结果，以根据所述输出结果对所述喷雾干燥塔的进风温度进行调节，提高控制精度；其中，所述内模PID控制器通过将内模控制器与常规PID控制器相融合获得，所述内模控制器进行预先设计。2.根据权利要求1所述的喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法，其特征在于，所述内模控制器的设计过程具体包括：将所述被控对象模型分解为两项和有：其中：对任一角频率ω，有引入滤波器F(s)，得到：其中，γ为对象模型的相对阶次且γ>0，Tf为低通滤波器的参数。3.根据权利要求1所述的喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法，其特征在于，所述常规PID控制器的传递函数为：其中，KP、TI、Td分别为常规PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数。4.根据权利要求1所述的喷雾干燥塔进风温度内模PID控制方法，其特征在于，所述内模PID控制器通过将内模控制器与常规PID控制器相融合获得，具体包括：将内模控制系统中的内环反馈环节传递函数与常规PID传递函数等效，则：由于GPID(s)存在积分环节，将其表示为：得到，根据泰勒级数展开上式，得到：式中，令得到：进而得到：由以上各式可得内模PID控制器的控制系数：增益系数KP、积分时间TI和微分时间Td。5.根据权利要求4所述的喷雾干燥塔进风温度内模PI...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘美俊，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建,35