【案例分享】基于模型的控制和PID控制的区别（三）

【自从2002年George Lee首先提出“精确曝气”这个概念以来，市场褒贬不一，主要原因是大部分“精确曝气”项目最终都不成功。为此我们分享一些成功案例，以证明George的想法是能实现的，同时分析不成功的原因，欢迎大家一起讨论，共同推进精确曝气技术的发展。】

前一篇文章我们从理论上分析了PID控制的缺点，这里用一个实例来进一步说明。以下显示了一个PID控制项目在1小时内阀门开度的变化。

【分析】

• 本PID控制项目的进水量变化很小：4.90-5.48，变化幅度12%，对于一个成熟的精确曝气系统，应该有很好的控制效果，不需要频繁调节阀门。

• 本PID控制项目的阀门开度在1小时之内的变化很大：

  • 阀门#1：10.70%-97.90%，变化幅度815%

  • 阀门#2：10.20%-46.40%，变化幅度355%

  • 阀门#3：10.20%-55.40%，变化幅度443%

  • 阀门#4：25.10%-98.80%，变化幅度294%

• 在极端情况下，4分钟内阀门#1的开度在32.20%、97.90%、27.70%之间迅速变化。对于一个有多个阀门的PID控制系统，要让每个阀门稳定有一个过程，在短时间内大幅度开关阀门是不可取的。

• 阀门的有效调节范围一般在20%~85%，阀门#4的开度在大部分时间内都超过了90%，其他阀门的开度在长时间内也都小于20%，已没有了调节作用。

• 4个阀门中，阀门#4的开度一直是最大的。但在02:38，阀门#4的开度突然从82.50%降到25.10%，那时阀门#1、#2、#3的开度分别是25.10%、23.80%、19.60%。这样的结果是：管道的压力突然升高，很容易造成鼓风机喘振，即使鼓风机在压力上有足够的余量而不喘振，管道压力升高也增加了鼓风机的能耗。

• 综上，本PID控制项目的阀门控制技术需要改进，否则很难有稳定的控制效果。

• 另外，本PID控制项目没有运用最大开度阀门MOV技术。如使用MOV技术，阀门#4的开度会一直开在最大开度，一般在85%左右，从而使得整个管道的压力一直维持在最低，整个系统可以因此而节能4%左右。

对比杰尔GPAC基于模型的控制，即使在进水量大幅变化的情况下，其阀门开度的变化也很小。

【分析】

• 本GPAC项目的进水量变化很大：2.89-8.86，变化幅度306%，但每个阀门的开度变化都很小，基本不变，只需要调节鼓风机的流量就能稳定控制工艺。

• GPAC运用了最大开度阀门MOV技术，阀门#1的开度一直维持在85%开度，使得管道的压力一直维持在最低，整个系统可以因此而节能4%左右。关于阀门、阀门控制和MOV技术，我们会在今后的文章里专门讨论。