看过很多关于过程控制的描述,但是说起控制,不得不说的便是PID,不是因为PID有很长的使用历史,因为很多过程控制在其控制的过程中遇到各种问题,有很多问题也困扰了我很长一段时间。这篇文章的内容只是阐述可能遇到的问题,以及如何去解决遇到的问题。当然,也有些问题没有再文内做过多描述,如果你有遇到其它问题,可以提出来,大家一起考虑如何解决。
以下段落会对物体加热的过程控制进行描述,
在此,先以石油馏分的过程控制为例进行描述,因为材料需要通过蒸馏的方式进行提取,提取要求加热至目标温度,然后对蒸汽进行冷却。在此仅举例加热过程,对冷却过程不做描述。
加热过程,首先考虑的是加热输出功率,也就是加热每秒需要输出多少热量。
以下段落对10kw和100w的电加热进行描述。
10kw的电加热每秒可释放1万焦耳的热量,这些热量假如以84%的热效率转换,石油每秒钟吸收的热量就是8400J的热量。假设石油的比热容是4200焦耳每千克摄氏度(25摄氏度水的比热容),那么一千克油温度上升1摄氏度需要吸收4200J的热量,因为每秒可吸收8400J的热量,也就是说1kg油1秒钟可以提升2摄氏度 。当然这是再考虑没有蒸发的前提下,蒸发带走了多少热量需要其他的方式进行计算,假如一个大气压的油蒸气(99.63摄氏度)定压比热容是1.525焦耳每克摄氏度(一个大气压的饱和水蒸气(99.63摄氏度)定压比热容是1525焦耳每千克摄氏度)。在压力和温度保持不变的情况下,8400J的热量大约可以蒸发5508.19672克,四舍五入估算为5508克。
100w的电加热每秒可释放100焦耳的热量,这些热量假如以84%的热效率转换,石油每秒钟吸收的热量就是84J的热量。假设石油的比热容是4200焦耳每千克摄氏度(25摄氏度水的比热容),那么一千克的油温度上升1摄氏度需要吸收4200J的热量,因为每秒可吸收84J的热量,也就是说1kg油100秒可以提升2摄氏度,换句话说1kg油1分40秒可以提升2摄氏度。同样这是在没有考虑蒸发的前提下,假如一个大气压的油蒸气(99.63摄氏度)定压比热容是1.525焦耳每克摄氏度(一个大气压的饱和水蒸气(99.63摄氏度)定压比热容是1525焦耳每千克摄氏度)。在压力和温度保持不变的情况下,84J的热量大约可以蒸发55.0819672克,四舍五入估算为55克。
这只是一个估算值,在压力不变,材料为水,加热的转换效率为84%的前提条件下的出来的结果
以下段落会对不同加速度的相同汽车进行描述,行驶1000m后停车操作,加速度为1m/s/s和减速度为1m/s/s,加速度为10m/s/s和减速度为1m/s/s的相同汽车分别进行描述。限制1000米的行驶里程,最高行驶速度限制在10m/s,不考虑障碍物等其他因素对汽车速度变化的影响,不考虑刹车轮胎滑行,不考虑路面对速度的影响,只考虑均匀加速和均匀减速对两个结果进行对比描述
加速度为1m/s/s和减速度为10m/s/s,这个操作会有很多种选择,加速度为1m/s/s,行驶到最高速度需要10s,这10s内行驶距离为55m,减速度为1m/s/s,10s就可以停车,其行驶距离为55m,99s用于10m/s的速度进行运动,行驶距离为990米,最终结果就是1000m
加速度为10m/s/s和减速度为1/s/s,这个操作会有很多种选择,此处以均匀加速的方式进行描述,加速度为10m/s/s,行驶到最高速度需要1s,这1s内行驶距离为5.5m,减速度为1m/s/s,10s就可以停车,其行驶距离为55m,93.95s用于10m/s的速度进行运动,行驶距离为93.95m,最终结果也是1000m。如何计算93.95s,当我需要增加一个里程计数器,按1m/s/s的均匀加速方式,速度达到最大值,保持速度不变,直到里程数为945m时,执行减速操作。
因为考虑了诸多因素,例如忽略了上坡或下坡对速度的影响,减速时轮胎的滑行。也有对车速均匀变化的要求,更有对行驶距离的要求。也许还会有很多未知的因素致使已知因素发生变化,导致已知因素发生变化时,自己却无从知晓,这些已知因素的正确或错误变化可以造成一个成功和失败的结果,当找对原因改变未知因素对已知因素的影响并校正已知因素,失败的结果可以转变为成功的结果。
其实最终无论成功的结果还是失败的结果,发现其种的已知因素和未知因素是一件趣事,他们互相关联互相牵制,这是一种自动化的本质,或者说这就是物联,因为涉及内容篇幅,诸多因素不再做描述,巧妙变化已经被关联因素可以避开因误差而导致的失败结果,无论PID还是过程控制,他们都是成功的结果。一个误差可以将失败的结果转为成功的结果,一个误差也可以将失败的结果转为成功的结果,如果没有误差,失败就是失败,成功就是成功。