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| 騙人的逆向響應 [作者： Vance VanDoren Ph.D，P.E., Control Engineering] |
大多數工業過程可以按照控製器需要的方向變化。當控製器把更多的燃料供給爐膛裏的燃燒器時，溫度上升；當控製器關閉管道裏的閥門時，流速下降；當(dang)控(kong)製(zhi)器(qi)增(zeng)加(jia)馬(ma)達(da)驅(qu)動(dong)輸(shu)送(song)裝(zhuang)置(zhi)的(de)轉(zhuan)速(su)時(shi)，速(su)度(du)增(zeng)加(jia)。控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)動(dong)作(zuo)常(chang)常(chang)會(hui)使(shi)一(yi)些(xie)過(guo)程(cheng)上(shang)下(xia)波(bo)動(dong)，但(dan)是(shi)過(guo)程(cheng)變(bian)量(liang)的(de)第(di)一(yi)個(ge)反(fan)應(ying)通(tong)常(chang)與(yu)控(kong)製(zhi)力(li)朝(chao)著(zhe)相(xiang)同(tong)的(de)方(fang)向(xiang)。
然ran而er，卻que有you一yi些xie很hen少shao見jian的de情qing況kuang是shi，過guo程cheng變bian量liang在zai控kong製zhi效xiao果guo增zeng加jia的de情qing況kuang下xia先xian降jiang後hou升sheng。我wo們men來lai看kan工gong業ye鍋guo爐lu。當dang蒸zheng氣qi離li開kai鍋guo體ti前qian往wang下xia一yi工gong序xu時shi，需xu要yao增zeng補bu一yi定ding的de液ye態tai水shui以yi保bao持chi內nei部bu液ye位wei基ji本ben不bu變bian。這zhe通tong常chang由you一yi個ge反fan饋kui控kong製zhi器qi來lai實shi現xian，控kong製zhi器qi測ce定ding了le沸fei水shui的de高gao度du並bing且qie通tong過guo控kong製zhi進jin口kou閥fa門men將jiang液ye位wei維wei持chi在zai這zhe個ge高gao度du。
但(dan)是(shi)，如(ru)果(guo)增(zeng)補(bu)進(jin)來(lai)的(de)水(shui)太(tai)冷(leng)，鍋(guo)內(nei)的(de)熱(re)水(shui)就(jiu)會(hui)冷(leng)卻(que)並(bing)縮(suo)小(xiao)體(ti)積(ji)，從(cong)而(er)引(yin)起(qi)水(shui)平(ping)麵(mian)下(xia)降(jiang)，即(ji)使(shi)繼(ji)續(xu)補(bu)的(de)水(shui)更(geng)多(duo)一(yi)點(dian)也(ye)是(shi)如(ru)此(ci)。如(ru)果(guo)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)液(ye)位(wei)傳(chuan)感(gan)器(qi)把(ba)沸(fei)水(shui)頂(ding)部(bu)的(de)泡(pao)沫(mo)當(dang)作(zuo)水(shui)位(wei)，那(na)問(wen)題(ti)就(jiu)可(ke)能(neng)更(geng)嚴(yan)重(zhong)。當(dang)進(jin)水(shui)衝(chong)毀(hui)了(le)泡(pao)沫(mo)時(shi)，會(hui)出(chu)現(xian)比(bi)正(zheng)常(chang)更(geng)大(da)的(de)液(ye)位(wei)差(cha)，從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)動(dong)蕩(dang)。
逆向變化
趨勢圖表顯示了這種“逆向響應”現(xian)象(xiang)。當(dang)控(kong)製(zhi)器(qi)提(ti)升(sheng)控(kong)製(zhi)效(xiao)果(guo)，給(gei)爐(lu)體(ti)注(zhu)入(ru)更(geng)多(duo)的(de)水(shui)時(shi)，過(guo)程(cheng)變(bian)量(liang)會(hui)發(fa)生(sheng)先(xian)降(jiang)低(di)然(ran)後(hou)再(zai)開(kai)始(shi)提(ti)高(gao)的(de)現(xian)象(xiang)。用(yong)學(xue)術(shu)術(shu)語(yu)來(lai)說(shuo)，一(yi)個(ge)具(ju)有(you)逆(ni)向(xiang)響(xiang)應(ying)特(te)性(xing)的(de)過(guo)程(cheng)是(shi)一(yi)個(ge)“非最小相位（non-minimum phase）”。在鍋爐行業，這種現象被稱為“縮脹（shrink-swell）”現象。
逆ni向xiang響xiang應ying誤wu導dao了le控kong製zhi器qi，使shi它ta相xiang信xin過guo程cheng變bian量liang在zai朝chao著zhe錯cuo誤wu的de方fang向xiang變bian化hua。除chu非fei控kong製zhi器qi知zhi道dao過guo程cheng變bian量liang會hui很hen快kuai走zou回hui正zheng規gui，一yi般ban情qing況kuang下xia控kong製zhi器qi會hui逆ni轉zhuan自zi己ji的de方fang向xiang。這zhe能neng使shi過guo程cheng變bian量liang在zai短duan時shi間jian內nei顯xian示shi正zheng常chang，但dan是shi最zui終zhong將jiang使shi其qi逆ni向xiang變bian化hua，同tong時shi也ye迫po使shi控kong製zhi器qi再zai次ci逆ni轉zhuan自zi己ji的de控kong製zhi方fang向xiang。這zhe二er者zhe會hui繼ji續xu相xiang互hu追zhui趕gan，形xing成cheng無wu限xian的de振zhen蕩dang過guo程cheng。
控製器的耐心
幸運的是，控製器可以被賦予等候暫時的逆向過程動作結束的耐心。一個PID控製器就能達到這個目的，它通過調試給控製器設置一段空載時間，(請參閱“Dealing with Deadtime”，Control Engineering，2005年7月號)。這樣可以使控製器的反應速度慢到可以忽略暫時的逆向過程動作的程度，但同時這也會延長過程變量到達設定值的時間。
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