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上海同步辐射光源运行时对工艺冷却水的温度精度和动态性能有着较高的要求。并且在工艺冷却水温控系统中,存在着板式换热器较强的时变特性,冷却塔受外界条件影响较大,用水设备与控制元器件间存在的较长距离给系统带来的大滞后特性等不利因素。系统中存在的这些特性给温度控制带来了挑战,需要对温度控制策略进行研究。
本文根据板式换热器的实验数据,采用模型辨识的方法得出了板式换热器系统的模型结构。结合PID控制和模糊控制的优点,提出了以误差和误差变化率为输入信号的模糊PID复合控制器和模式选择控制器,采用远近端温度传感器切换式的控制策略来实现对一次冷却水的温度控制。仿真实验和实际应用结果表明,该控制策略能够较好地克服板式换热器的时变特性和系统的大滞后特性,对负载发生变化后能以较短的响应时间和较小的超调量使系统达到新的平衡,控制效果优于传统的PID控制。
针对冷却塔的特性,建立了冷却塔系统的控制模型,提出了细水长流式的温度控制策略。根据水箱温度和阀位反馈,采用双PID控制器和快慢两组PID参数对调节阀进行控制。风机的控制采用和水箱温度、调节阀进行联动的控制策略,减小了外界状况对二次泠却水水温度的影响。实验结果表明,该控制策略有效减小了二次冷却水温度的波动范围,使得二次水温度被控制在期望值范围。