DCS Platformalarında Feed-Forward İdarəetmənin Tətbiqi

Feed-Forward İdarəetmənin Doğru Seçim Olduğu Hallar

Feed-forward idarəetmə üç şərt doğru olduqda effektivdir. Birincisi, pozuntu real vaxtda ölçülə bilər. İkincisi, pozuntu idarə olunan dəyişkənə təsir etməzdən əvvəl və ya onunla eyni vaxtda təsir göstərir. Üçüncüsü, pozuntudan idarə olunan dəyişkənə qədər prosesin gecikmə vaxtı pozuntunun artım sürətindən uzun olmalıdır. Qazanlarda yanma havasının idarə olunması bu üç şərti ödəyir — yanacaq axını tələbatındakı dəyişikliklər sürətlidir, yanacaq axını ötürücüsü vasitəsilə ölçülür və oksigen sensorunun cavab gecikməsi 8–15 saniyədir.

Yalnız kaskadlı geribildirim yük artımlarında ±1.5% O2 dalğalanmaları yaradır. Feed-forward əlavə edilməsi bunu ±0.3–0.5%-ə endirir. Lakin, pozuntu ölçümü səs-küylü və ya etibarsız olduqda feed-forward uyğun deyil. Feed-forward giriş kimi istifadə etməzdən əvvəl pozuntu ölçümünə 2–5 saniyə zaman sabitli birinci dərəcəli filtr tətbiq edin.

Lead-Lag Filtr Dizaynı

Feed-forward dizaynının əsasını lead-lag dinamik kompensator təşkil edir. Transfer funksiyası belədir:

G_FF(s) = K_FF × (T_lead × s + 1) / (T_lag × s + 1)

K_FF proses qazanclı nisbətindən hesablanır: K_FF = (K_proses_pozuntu) / (K_proses_manipulyasiya). Yanma havası dövrəsində, əgər yanacaq axını tələbatında 1% artım hava axınında 0.95% artım tələb edirsə, onda K_FF = 0.95 olur.

T_lead və T_lag addım test məlumatlarından müəyyən edilir. Əgər yanacaq axını dəyişməsi 2 saniyədə yanacaqçaya çatır və O2-yə 12 saniyədə təsir edir, hava damperi dəyişməsi isə O2-yə 8 saniyədə təsir göstərirsə, tələb olunan lead təxminən 12 − 8 = 4 saniyədir. T_lead = 4 s təyin edin. T_lag isə hava-O2 yolunun proses zaman sabiti, adətən 5–8 saniyədir. T_lag = 6 s ilə başlayın və işə salma zamanı tənzimləyin.

Emerson Ovation-da Tətbiq

Emerson Ovation idarəetmə strategiyasının konfiqurasiyası üçün funksional blok diaqramı (FBD) mühitindən istifadə edir. Ovation OCC100 kontroller kitabxanasında LEADLAG bloku və FFWD_ADDER bloku mövcuddur. Pozuntu ölçümünü (yanacaq axını PV) LEADLAG blokunun girişinə qoşun. LEAD parametrini T_lead (4 s), LAG parametrini T_lag (6 s) olaraq təyin edin. LEADLAG çıxışını və PID çıxışını FFWD_ADDER blokuna qoşun. GAIN_FF parametrini K_FF (0.95) olaraq təyin edin.

Feed-forward aktivləşdirmə/bağlama məntiqini diqqətlə qurun. Pozuntu ölçüm siqnalının keyfiyyəti BAD və ya UNCERTAIN olduqda LEADLAG çıxışını söndürən LOGIC bloku əlavə edin. Ovation-da pozuntu ölçüm AI blokunun STATUS çıxış pinini yoxlayın. STATUS GOOD olmadıqda, LEADLAG çıxışını MUX bloku vasitəsilə sıfıra təyin edin. Bu, Ovation kontrollerinin korlanmış feed-forward düzəlişi tətbiq etməsinin qarşısını alır.

GE Mark VIe-də Tətbiq

GE Mark VIe Toolbox ST tətbiq mühitindən istifadə edir. Ayrı vaxtlı lead-lag tənliyi belədir:

y[n] = (T_lead / (T_lead + T_scan)) × (x[n] − x[n-1]) + (T_lag / (T_lag + T_scan)) × y[n-1] + K_FF × x[n]

100 ms tapşırıq çərçivəsində, T_lead = 4 s və T_lag = 6 s üçün əmsallar belədir: lead əmsalı = 0.976, lag əmsalı = 0.983. Filtr vəziyyətini kontroller yenidən başladıqda qorumaq üçün x[n-1] və y[n-1] RETAIN dəyişənlərində saxlanmalıdır Mark VIe UCSC kontrollerində.

Mark VIe FFWD_GAIN parametr blokundan istifadə edərək lead-lag çıxışını PID çıxışı ilə toplamağa qədər miqyaslandırın. Mark VIe PID bloku xüsusi FFWD giriş pininə malikdir. Miqyaslanmış lead-lag çıxışını bu pinə qoşun. Mark VIe FFWD girişini PID kontroller çıxışı ilə daxili olaraq toplayır və rejim dəyişiklikləri zamanı problemsiz keçid tətbiq edir.

İşə Salma Doğrulaması

• 1-ci Addım: Feed-forward deaktiv vəziyyətdə pozuntu addım testi aparın. Maksimum PV sapmasını və bərpa müddətini qeyd edin. Bu, yalnız geribildirim idarəetməsinin əsas performansıdır.
• 2-ci Addım: Feed-forward aktiv edin. Pozuntu addımını təkrarlayın. Hədəf: maksimum sapmanın ən azı 50% azalması və bərpa müddətinin ən azı 30% qısalması. Təkmilləşmə 30%-dən azdırsa, K_FF (+10% düzəliş kifayət etmirsə) və ya T_lead (+2 s düzəliş gecikmə zirvəsi üçün) tənzimləyin.
• 3-cü Addım: Feed-forward siqnal keyfiyyəti səhv idarəsini test edin. Mühəndislik iş stansiyasında AI blok keyfiyyətini BAD vəziyyətinə məcbur edin. Feed-forward çıxışının bir kontroller skan dövrü (maksimum 100 ms) ərzində sıfıra keçdiyini təsdiqləyin.
• 4-cü Addım: Son K_FF, T_lead və T_lag dəyərlərini alət məlumat vərəqində və DCS konfiqurasiya idarəetmə sistemində sənədləşdirin. Addım test nəticələrini gələcək performans yoxlamaları üçün işə salınmış əsas kimi qeyd edin.

Nəticə və Təkliflər

Feed-forward idarəetmə sürətli, ölçülə bilən pozuntulara malik proseslərdə PID geribildirimə güclü tamamlayıcıdır. Əvvəlcə, hər hansı dəyər daxil etməzdən əvvəl proses addım test məlumatlarından K_FF, T_lead və T_lag hesablayın — təxmin edilən parametrlər zəif nəticələr verir. İkincisi, həm Emerson Ovation, həm də GE Mark VIe daxilində pozuntu siqnal keyfiyyəti monitorinqini tətbiq edin ki, ötürücü nasazlığı zamanı səs-küyün daxil olmasının qarşısı alınsın. Performansı kəmiyyətləşdirilmiş addım test məlumatları ilə təsdiqləyin — feed-forward tətbiqi maksimum sapmanı ən azı 50% azaltmırsa, onu xidmətə buraxmaq əvəzinə yenidən tənzimləyin. İllik alət kalibrləməsi zamanı feed-forward qazanclı və lead-lag parametrlərini nəzərdən keçirin — işə salma zamanı düzgün olan K_FF dəyəri üç il avadanlıq aşınmasından sonra 15–20% fərqli ola bilər.

Müəllif: Guo Peilin, PLC, DCS və idarəetmə sistemləri sahəsində 10 ildən çox təcrübəsi olan sənaye avtomatlaşdırma mühəndisidir.