Регулятор со стабилизацией выходного сигнала.

Сообщение **VADR** » 14 апр 2022, 12:19

Приветствую.

Ситуация. Есть ёмкость (бак с мешалкой), в которую втекают несколько потоков жидкости и вытекает один. На втекающих расходомеров нет (расход зависит от предыдущей по цепочке технологии и не регулируется - какой получился, такой и есть), на вытекающей расходомер есть. Уровень регулируется регулирующим клапаном на откачке. То есть - совершенно обычная технологическая схема. Сейчас на всей этой радости настроен обычный каскадный регулятор: ПИ-регулятор уровня выдаёт задание ПИ-регулятору расхода и тот его отрабатывает. Регуляторы настроены на поддержание уровня в ёмкости 50%, работает нормально, удерживает уровень в пределах 47-53 %. Однако есть нюанс: расход жидкости на выходе колеблется от минимального значения до максимального почти в 3 раза. Технологов это не очень устраивает: им для технологии желательно, чтобы расход в этом месте был максимально стабильным. Оптимально - чтобы он вообще фиксировался на постоянном значении максимально долго, при этом колебания уровня в пределах 40-80 % вполне допустимы. Я могу очень сильно замедлить работу регулятора, но тут тоже нюанс: расходы жидкости во входящих потоках непостоянны, там тоже есть колебания (регуляторы работают) и периодически какой-то из потоков может пропасть совсем или вдруг появиться. На сильно замедленном ПИ регуляторе это приведёт к переливу или снижению уровня до аварийных значений.
Вопрос. собственно: каким алгоритмом такое можно реализовать?

Сообщение **rwg** » 14 апр 2022, 13:02

Вариант - заменить ПИ регулятор уровня на П регулятор, Кп рассчитать из соотношения - при уровне 80% расход максимальный, при уровне 40% - минимальный.

Сообщение **VADR** » 14 апр 2022, 13:20

Думал о таком варианте. Расход на выходе не стабилизирует.

Сообщение **rwg** » 14 апр 2022, 13:26

Тогда чуть более продвинутые решения - ПИ-регулятор с зоной нечувствительности или, если регулятор программный - стабилизация квадрата со знаком или куба рассогласования. В общем какая-либо нелинейность рассогласования

Сообщение **Looker** » 14 апр 2022, 14:14

VADR писал(а): ↑14 апр 2022, 12:19Технологов это не очень устраивает: им для технологии желательно, чтобы расход в этом месте был максимально стабильным. Оптимально - чтобы он вообще фиксировался на постоянном значении максимально долго, при этом колебания уровня в пределах 40-80 % вполне допустимы.

Снять характеристики для регулятора расхода, а уровни - как минимум в качестве аварийных, или для "подстройки" регулятора расхода, тогда колебания расхода возрастут.

PS. "У семи нянек дитя без глазу."

Сообщение **keysansa** » 22 апр 2022, 00:14

VADR писал(а): ↑14 апр 2022, 12:19 Ситуация. Есть ёмкость (бак с мешалкой), в которую втекают несколько потоков жидкости и вытекает один. На втекающих расходомеров нет (расход зависит от предыдущей по цепочке технологии и не регулируется - какой получился, такой и есть), на вытекающей расходомер есть. Уровень регулируется регулирующим клапаном на откачке. То есть - совершенно обычная технологическая схема.

А можете мне пояснить данную "обычную" технологическую схему?
У нас пустой бак, включаем процесс, "несколько потоков жидкости начинают заполнять бак". Сколько залилось, мы не в курсе, так как у нас только расходный датчик, и когда нужно выключить - мы не в курсе.

Сообщение **VADR** » 22 апр 2022, 00:27

Втекает и вытекает постоянно. Расход того, что втекает - не регулируется (варьируется на всех трёх потоках). Включать/выключать - не надо. Для технологии на участке, следующем за этим баком, желательно, чтобы расход максимальное время оставался постоянным или менялся незначительно. Если при этом уровень в баке будет гулять в пределах 40-80% - допустимо.
Были бы расходчики на входящих линиях - всё упростилось бы во много раз: балансируем выход с сумой входов, сглаживаем на промежутке времени 10-15 минут и вводим поправку по уровню от очень-очень неспешного регулятора.

Сообщение **keysansa** » 22 апр 2022, 00:35

VADR писал(а): ↑22 апр 2022, 00:27 не регулируется (варьируется на всех трёх потоках)

Не регулируется, но варьируется?

VADR писал(а): ↑22 апр 2022, 00:27 Включать/выключать - не надо.

Тоже не понятно.

VADR писал(а): ↑22 апр 2022, 00:27 Для технологии на участке, следующем за этим баком, желательно, чтобы расход максимальное время оставался постоянным или менялся незначительно.

При всем прочитанным выше - вообще не понятно, как можно регулировать уровень, не контроллируя уровень?

VADR писал(а): ↑22 апр 2022, 00:27 Если при этом уровень в баке будет гулять в пределах 40-80% - допустимо.

С каких датчиков получим эти проценты? У нас только расходомер на выходе.

ЗЫ. Вопрос - это половина ответа. Плохой вопрос - плохой ответ.

Сообщение **VADR** » 22 апр 2022, 01:20

keysansa писал(а): ↑22 апр 2022, 00:35 Не регулируется, но варьируется?

Именно так. Там три бака-растворителя плава с содорегенерационных котлоагрегатов. В каждый поступает слабый белый щёлок. Клапаном на линии щёлока регулируется концентрация на выходе каждого растворителя, клапаном на выходящей линии - уровень в каждом растворителе. То есть - расходы не постоянны от слова совсем. Всё это подаётся в общий бак.

keysansa писал(а): ↑22 апр 2022, 00:35 Тоже не понятно.

Почему непонятно? Технология непрерывная. Останавливается/запускается раз в год во время ежегодного капремонта.

keysansa писал(а): ↑22 апр 2022, 00:35 При всем прочитанным выше - вообще не понятно, как можно регулировать уровень, не контроллируя уровень?

Почему не контролируя? Уровень измеряется, но основная задача - максимально стабилизировать расход на выходе, а не уровень в баке.

keysansa писал(а): ↑22 апр 2022, 00:35 С каких датчиков получим эти проценты? У нас только расходомер на выходе.

С чего вдруг? Уровнемер на баке есть. Но, повторюсь, поддержание уровня в этом баке - задача не главная.

Сообщение **keysansa** » 22 апр 2022, 03:45

VADR писал(а): ↑22 апр 2022, 01:20 расходы не постоянны от слова совсем

VADR писал(а): ↑22 апр 2022, 01:20 Почему непонятно? Технология непрерывная.

Например, перелив, как у вас отрабатывается? Хотят человеки, крутят краны? Недолив понятно, как-то имхо, с опозданием.

VADR писал(а): ↑22 апр 2022, 01:20 Почему не контролируя? Уровень измеряется

Я так и не понял, чем измеряется уровень, покажите, плиз.

VADR писал(а): ↑22 апр 2022, 01:20 С чего вдруг? Уровнемер на баке есть.

С чего вдруг уровнемер появился?

Отправлено спустя 10 минут 4 секунды:

VADR писал(а): ↑14 апр 2022, 12:19 Ситуация. Есть ёмкость (бак с мешалкой), в которую втекают несколько потоков жидкости и вытекает один. На втекающих расходомеров нет (расход зависит от предыдущей по цепочке технологии и не регулируется - какой получился, такой и есть), на вытекающей расходомер есть. Уровень регулируется регулирующим клапаном на откачке. То есть - совершенно обычная технологическая схема.

Где тут уровнемер?

Сообщение **VADR** » 22 апр 2022, 08:38

keysansa писал(а): ↑22 апр 2022, 03:55 Где тут уровнемер?

VADR писал(а): ↑14 апр 2022, 12:19 Уровень регулируется регулирующим клапаном на откачке.

Раз он регулируется - наверное, перед этим он измеряется. Не так ли?

Сообщение **keysansa** » 23 апр 2022, 22:50

VADR писал(а): ↑22 апр 2022, 08:38 Раз он регулируется - наверное, перед этим он измеряется. Не так ли?

Вы вопрос задаете. А я должен в телепатию?

Сообщение **petr2off** » 05 май 2022, 12:28

Как вариант, идея достаточно тупая, но у меня раз сработала. Есть регулятор, который регулирует расход. А рядом ставится "сторож", который следит за уровнем. Управляющее воздействие - это сумматор, на который поступает сигнал от регулятора и сторожа. Если уровень находится в допустимой вилке 40-80% то сторож ничего не делает. Если уровень вываливается за предел то он соответствеено начинает выдавать добавку с + или с -. В результате - если уровень вышел за 80%, то добавка идет к управляющему сигналу. если ниже 40 - то наоборот, вычет идет. Основная задача - подбор функции сторожа, линейная или квадратичная.

Сообщение **megavolt86** » 05 май 2022, 13:13

VADR писал(а): ↑14 апр 2022, 12:19 В результате - если уровень вышел за 80%, то добавка идет к управляющему сигналу

тож делал подобное, но с шим выходом, но это была точная подгонка. Тут же управление аналоговое, как я понял, если крутить выход то регулятор раскачивать будет скорее всего.

Как вариант взять какое нибудь среднее значение уровня в виде отправной точки (допустим 60%) , если в течении минуты приращение значения положительное в пределах +10~15% то увеличить значение уставки расхода на 0,5 м³/ч, если в предклах +15~20% то уставку расхода увеличить на 1 м³/ч... По аналогии сделать и при уменьшении уровня...

Сообщение **VADR** » 05 май 2022, 15:54

Примерно так работают нечёткие алгоритмы :)

Сообщение **megavolt86** » 05 май 2022, 18:20

VADR писал(а): ↑05 май 2022, 15:54 Примерно так работают нечёткие алгоритмы

и их работа положительного эффекта не дала?

Сообщение **VADR** » 05 май 2022, 21:53

Пока не применил. Как обычно, новые более срочные и важные дела затмили предыдущие срочные и важные :)

Сообщение **Miraflores** » 21 июн 2023, 21:14

Так и есть, в большинстве случаев для технологов значение уровня не имеет никакого значения если он в допустимых пределах.
А вот плавность течения процесса имеет для них большое значение.
Поэтому применение каскадной схемы регулирования было ошибкой. Единственного П регулятора вполне достаточно для вашей задачи.
Причём настраиваите коэффициент так, чтобы при мин и при макс расходах уровень находился в допустимых пределах определённых технологами.

Сообщение **Jackson** » 22 июн 2023, 10:00

keysansa писал(а): ↑23 апр 2022, 22:50
VADR писал(а): ↑22 апр 2022, 08:38 Раз он регулируется - наверное, перед этим он измеряется. Не так ли?
Вы вопрос задаете. А я должен в телепатию?

keysansa, если Вы не понимаете человека - то причина в Вас, а не в человеке. Вы же не понимаете, а не он. Значит пинать надо себя, а не его. А чтобы в телепатию не играть надо просто читать внимательно. Я вот ни слова не сказал, а всё понял. Есть там уровнемер. "Иногда лучше жевать." (с) Вопрос закрыт.

Сообщение **keysansa** » 22 июн 2023, 22:38

Jackson писал(а): ↑22 июн 2023, 10:00 если Вы не понимаете человека - то причина в Вас, а не в человеке.

Вы зацепились до одной фразы. Прочитайте выше. Там будет понятно мое "непонятно".

Сообщение **ITop** » 23 июн 2023, 09:01

Добрый день!

В таких задачах нужно начинать с конца. С участка потребителя, которому желателен постоянный расход, или даже с конца процесса.
Так как полностью постоянного расхода с конечным буфером достичь нельзя, стремиться нужно к такому изменению расхода, при котором последующий участок будет работать в оптимальном для него режиме. Это должен сказать технолог в цифрах, либо нужно разбираться самому (понимающего АСУ технолога ещё поискать...).

Например, нудно знать, какова допустимая скорость изменения потока последующего участка. Либо, какие пределы изменения потока приемлемы. После этого уже нужно выбирать алгоритм для вашего участка.

Возможно, подойдёт простой регулятор с ограничением скорости изменения выходного потока (с защитой от переполнения интегральной суммы, конечно).
Вам уже предлагали нелинейные регуляторы. Можно к ним добавить ещё Deadband, но нужно ли?

Ещё можно собрать статистику по предыдущим участкам: Нет ли у них какого-либо цикла в изменениях потока? Можно ли, чисто теоретически, вписать колебания в ёмкость буферного танка вашего участка? Понять, насколько стабильные колебания средних за длительный период значений потоков.

Я обычно, в таких случаях, сначала собираю все данные, графики, статистику, делаю прикидочные расчёты.
Если есть возможность перевести регулятор в ручной режим, попробовать "порегулировать" самому (нужно понимать риски конечно). Можно ещё сделать симуляцию участка процесса, обкатать на модели, выбрать лучший вариант.