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化工过程扰动与前馈控制基础

共计 30 章节
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01
课程导入与扰动认知
从化工生产中的温度波动 · 流量突变 · 原料组成变化等真实场景出发
课程导入扰动认知
02
化工过程扰动的来源与分类
梳理原料性质变化 · 设备结垢 · 环境条件波动
化工过程扰动的来…分类
03
扰动对过程变量的影响路径分析
以典型化工单元（如换热器 · 反应器 · 精馏塔）为对象
扰动对过程变量的…以典型化工单元
04
过程动态特性与扰动响应
回顾一阶 · 二阶及纯滞后环节的阶跃响应特征 · 重点分析扰动通道与调节通道动态差异对…
过程动态特性扰动响应
05
扰动可测性与信号处理基础
讨论扰动变量在线检测的可行性 · 介绍噪声滤波 · 信号平滑与异常值处理的基本方法
扰动可测性信号处理基础
06
前馈控制的基本原理与结构
从不变性原理出发 · 阐明前馈控制“按扰动补偿”的核心思想 · 对比反馈控制与前馈控制的信号流与适用…
前馈控制的基本原…结构
07
前馈控制器的静态与动态设计
推导静态前馈补偿增益的计算方法 · 介绍动态前馈补偿器的形式（超前-滞后 · 微分等）及参数整定思路
前馈控制器的静态动态设计
08
前馈-反馈复合控制策略
分析单纯前馈控制的局限（模型误差 · 不可测扰动） · 阐述前馈-反馈复合控制的结构优势与设…
前馈反馈复合控制策略
09
扰动通道与调节通道模型辨识
介绍基于阶跃响应 · 脉冲响应和最小二乘法的模型辨识步骤 · 强调前馈设计对模型精度的要求
扰动通道调节通道模型辨识
10
换热器出口温度的前馈控制设计实战
以管壳式换热器为对象 · 识别主要扰动（入口温度 · 流量）
换热器出口温度的…以管壳式换热器为…
11
精馏塔进料扰动的前馈控制方案
分析进料流量与组成波动对塔顶/塔底产… · 设计针对进料扰动的前馈控制策略 · 讨论与回流比
精馏塔进料扰动的…分析进料流量
12
反应器进料浓度扰动的前馈补偿
以连续搅拌釜反应器为例 · 分析进料浓度扰动对反应温度与转化率的… · 设计前馈补偿器以稳定反应操作
反应器进料浓度扰…以连续搅拌釜反应…
13
前馈控制中的纯滞后补偿
针对扰动通道或调节通道存在纯滞后的情… · 介绍Smith预估器思想在前馈设计中… · 分析滞后对前馈补偿效果的影响
前馈控制纯滞后补偿
14
多扰动条件下的前馈控制设计
讨论多个可测扰动同时存在时的前馈补偿… · 串接补偿） · 分析扰动间耦合对补偿效果的影响
多扰动条件下的前…讨论多个可测扰动…
15
前馈控制器的工程实现与投运
介绍前馈控制器在DCS/PLC中的实… · 信号连接 · 限幅与抗积分饱和处理
前馈控制器的工程…投运
16
前馈控制系统的参数整定与调试
给出静态增益与动态参数的整定流程 · 讨论模型失配时的调试策略 · 通过仿真平台完成前馈控制器参数整定与…
前馈控制系统的参…调试
17
前馈控制性能评估与模型失配分析
建立前馈控制性能的评价指标（扰动抑制… · 超调量 · 调节时间）
前馈控制性能评估模型失配分析
18
不可测扰动的应对策略
讨论不可测扰动条件下前馈控制的局限 · 介绍基于观测器或软测量的扰动估计辅助… · 明确其辅助定位
不可测扰动的应对…讨论不可测扰动条…
19
前馈控制与反馈控制的协调投运
分析前馈与反馈控制回路之间的相互影响 · 制定协调投运顺序与参数匹配原则 · 通过仿真完成复合控制系统的投运演练与…
前馈控制反馈控制的协调投…
20
换热网络中的扰动传播与前馈控制
以多换热器串联网络为对象 · 分析上游扰动向下游的传播规律 · 设计级间前馈补偿方案
换热网络扰动传播
21
精馏塔压力扰动的前馈控制
针对塔压波动对分离效果的影响 · 识别压力扰动源 · 设计前馈补偿方案并与压力反馈控制协调
精馏塔压力扰动的…针对塔压波动对分…
22
反应器热稳定性与扰动前馈抑制
分析放热反应器中进料扰动引发的热稳定… · 设计前馈补偿以抑制热点温度波动 · 完成一个热稳定性扰动抑制的方案设计练…
反应器热稳定性扰动前馈抑制
23
前馈控制方案的经济性分析
从减少产品质量波动 · 降低能耗与减少返工的角度 · 评估前馈控制方案的经济效益
前馈控制方案的经…从减少产品质量波…
24
前馈控制设计中的安全约束
讨论前馈补偿可能引发的阀门饱和 · 设备超限等安全问题 · 制定补偿器限幅与安全联锁策略
前馈控制设计安全约束
25
基于过程数据的扰动分析与前馈设计
介绍利用历史运行数据进行扰动相关性分… · 完成一个基于数据的前馈补偿增益估算练…
基于过程数据的扰…前馈设计
26
前馈控制方案的仿真验证
利用动态流程模拟软件搭建扰动场景 · 对前馈控制方案进行仿真测试 · 完成仿真方案设置
前馈控制方案的仿…利用动态流程模拟…
27
前馈控制系统的现场调试与故障排查
总结现场调试中常见问题（信号延迟 · 模型偏差 · 阀门特性）
前馈控制系统的现…故障排查
28
前馈控制与先进控制的关系辨析
明确前馈控制作为基础控制策略的定位 · 简要对比其与模型预测控制等先进策略在… · 完成一个控制策略选型的讨论任务
前馈控制先进控制的关系辨…
29
综合实战
典型化工单元前馈控制系统设计 · 完成扰动辨识 · 前馈方案设计
综合实战典型化工单元前馈…
30
课程总结与工程应用展望
回顾扰动分析与前馈控制设计的核心方法… · 总结工程应用要点 · 讨论前馈控制在实际装置中的持续优化方…
课程总结工程应用展望