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技术报告
!
运行，又可克服系统非线性对参数整定的影响。本文采
用图
!
所示的改进型继电反馈自整定方法
［"#$］
，用于对
纸浆浓度回路动态特性的获取。
图
!
中 ，
-
（
.
）为 浓 度 设 定 值 ，具 体 数 值 根 据 工 艺
要求设定，取值范围为
%&"’!&"
；
!
（
.
）为浓度检测值。图
中继电特性的负倒描述函数为
［(］
：
# %
/
（
%
）
)# !%
(0
（
%
）
其中，
0
为继电特性幅值，
%
为继电器输入信号幅值（也
即闭环系统输出信号幅值）。若将开关切换到
%
点，则
根据非线性系统产生稳定极限环条件
［*］
可得：
/
（
%
）
%
（
1
"
!
）
2
)
（
1
"
!
）
)#%
（
+
）
2
)
（・）为被控对象。将（
%
）代入式（
+
）得：
2
)
（
1
"
!
）
)# %
/
（
%
）
1
"
!
)# !%
"
!
(0
1
（
!
）
由式（
!
）可知，等幅振荡发生在图
(
中 的
"
!
,-
处 ，且 系
统输出等幅振荡的幅值
%
与继电器幅值
0
成正比。因
此，
%
的数值可以通过
0
来调节。这是继电反馈参数自
整定方法最主要的优点。工程上，振荡幅值
%
可以简单
地通过测量系统输出的峰
.
峰值得到，周期
3
可通过测
量系统输出
+
次穿过工作点所用的时间获得。更精确
的估计需要用到最小二乘法（
/0
）、信号滤波或快速傅
立叶变换（
112
）等。
一旦获得对象在
"
!
,-
处的极限环信息，便能根据幅
值 裕 度 和 相 角 裕 度 鲁 棒 性 能 指 标 来 确
定
345 6 34
控制器参数。由于浓度调节回
路的纯滞后时间很短，所以可以将幅值
裕度和相角裕度取得相对小一些，以加
快系统的响应速度。文献［
"
］、文献［
$
］
给出了参数整定的详细推导过程。对于
345
控 制 器 ：
2
4
（
.
）
)5
)
（
%7 %
3
#
.
73
0
.
），相
应的控制器参数整定表达式分别为：
5
)
) (089:
#
6
!%
"
!
,-
7
6
，
3
0
) #;<=
#
6
7
;<=
+
#
6
7( 6
$
"
+
"
!
,-
，
3
#
)
$
3
0
。
其中，
7
6
和
#
6
分别为给定的幅值裕度和相位 裕 度 ；
$
为一可调参数，一般取值范围为：
$
)%&"’(
。对于
34
控
制器：
2
4
（
.
）
)5
)
（
%7% 6 3
#
.
），相应的参数整定表达式分别
为：
5
)
) (089:
#
6
!%
"
!
,-
7
>
，
3
#
) <=
#
6
"
!
,-
。
需要强调的是，采用自整定
345
调节是针对上浆
浓度波动频繁而采取的；同时，本文采用的自整定策略
不需要知道被控对象具体的数学模型，只要通过继电
反馈实验获得对象的极限环信息即可。这也是此策略
的主要优点之一。不过，在现场调试及仿真过程中，笔
者选用二阶过程加纯滞后
2
（
.
）
)
5
（
3
%
.7%
）
（
3
+
.7%
）
?
#8.
为
浓度调节数学模型。仿真及应用表明，采用这一模型来
描述浓度调节过程比较理想。
!"#
比值加串联控制
采用图
"
所示的比值加串联控制策略来实现奥斯
龙各筛选设备进、出口浆流量和稀释水流量间的流量
配比和回路调节。其中，
2
)
（
.
）都表示流量调节过程，如
粗筛、一道细筛、二道细筛和尾筛的进、出口流量和稀
释 水 流 量 ，具 体 说 来 ，一 共 有 十 几 个 回 路 ，但 数 学 模
型皆可用一阶过程加纯滞后
2
)
（
.
）
) 5
3.7%
?
#8.
来描述；
2
)
（
.
）为控制器，这里都只选用常规
34
调节器，控制器
参数根据经验整定，因此不需要知道准确的对象数学
模型；
5
都表示比值系数，具体数值由调试人员根据物
料平衡原理核算得到。
可以看出，系统要求各比例系数必须计算准确，前
级回路检测仪表的测量精度高。对于同一设备，如粗
筛，其良浆出口流量、尾浆出口流量及稀释水注入量间
的流量配比是以设定值为基准进行的，这有利于增强
系统的相对稳定性。这一控制思想是反常规的，但也是
本系统设计的技巧之一。
!"!
3/@
顺序控制
以锥形除渣器的排渣过程为例，来说明该工艺对
图
!
继电反馈参数辨识方法示意图
图
(
被控对象
ABCD98<
曲线示意图
图
"
奥斯龙筛选设备比值加串联控制连接示意图
+$
・
・