工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制 前饋及比值控制

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制前饋及比值控制1第一頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日3.1.1前饋控制原理及特點(diǎn)例：反饋控制與前饋控制反饋控制（閉環(huán)控制）前饋控制（開(kāi)環(huán)控制）主要干擾2第二頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日1）前饋控制基本思想反饋控制依據(jù)及不足依據(jù)：偏差信號(hào)，弱點(diǎn)：干擾影響到被控變量后才能實(shí)施控制，具有一定的滯后性。前饋控制是依據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)的干擾量產(chǎn)生合適的控制作用，使被控變量維持在設(shè)定值的一種控制方法。理論上講，前饋控制具有被控變量不變性功能。3第三頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日反饋控制：

前饋控制：②控制及時(shí)性——依據(jù)干擾實(shí)施控制

2）前饋控制基本特性①開(kāi)環(huán)控制

干擾干擾通道控制通道控制信號(hào)被控變量偏差被控變量測(cè)量變送控制器控制器被控變量控制通道干擾通道干擾控制信號(hào)4第四頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日③前饋控制傳遞函數(shù)④前饋控制理想控制曲線滿(mǎn)足被控變量不變性原理控制作用曲線5第五頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日⑤前饋控制器注意：前饋控制器不同于反饋控制應(yīng)用的一般控制器，而是一種針對(duì)具體對(duì)象的專(zhuān)用控制器前饋控制傳遞函數(shù)決定于干擾通道與控制通道特性函數(shù)之比控制規(guī)律：理想狀態(tài)（不變性原理）6第六頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日a.反饋控制基本特征閉環(huán)控制：對(duì)所有影響被控變量的干擾均具有一定的克服能力，具有檢測(cè)控制效果的能力?？刂埔罁?jù)：被控變量偏差檢測(cè)信號(hào)：被控變量不及時(shí)行：存在控制的不及時(shí)性，不能完全消除偏差控制器：可以采用普通的、普遍應(yīng)用的一般控制器b.前饋控制基本特性開(kāi)環(huán)控制：僅對(duì)選定干擾具有克服能力，不具有檢測(cè)控制效果的能力?？刂埔罁?jù)：干擾量大小檢測(cè)信號(hào)：擾動(dòng)量及時(shí)性：控制及時(shí)。理論上具有不變性控制器：由被控對(duì)象特性確定的專(zhuān)用控制器2）前饋控制系統(tǒng)特點(diǎn)反饋控制與前饋控制特性比較7第七頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日靜態(tài)前饋補(bǔ)償控制a.特征：穩(wěn)態(tài)不變性原理，不保證控制過(guò)程中動(dòng)態(tài)偏差為0控制器輸出僅是干擾量的函數(shù)，與時(shí)間無(wú)關(guān)b.靜態(tài)前饋補(bǔ)償函數(shù)：靜態(tài)前饋補(bǔ)償控制動(dòng)態(tài)前饋補(bǔ)償控制3）前饋控制主要形式c.靜態(tài)前饋補(bǔ)償函數(shù)獲得：利用衡算式（物料衡算、能量衡算、動(dòng)量衡算）8第八頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日例：換熱器溫度前饋補(bǔ)償控制熱量衡算（忽略過(guò)程的熱量損失）靜態(tài)前饋補(bǔ)償控制式：控制器特性9第九頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日靜態(tài)前饋補(bǔ)償控制式：靜態(tài)前饋補(bǔ)償控制方案10第十頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日3.1.2前饋控制的組合應(yīng)用前饋控制的應(yīng)用限制不能檢驗(yàn)控制效果，無(wú)對(duì)控制偏差作進(jìn)一步調(diào)整的能力系統(tǒng)存在多個(gè)干擾，無(wú)法對(duì)每個(gè)干擾配置一個(gè)前饋控制由于補(bǔ)償模型的準(zhǔn)確性問(wèn)題，實(shí)際的前饋控制無(wú)法做到全補(bǔ)償。結(jié)論：實(shí)際工業(yè)控制中，前饋控制不能單獨(dú)使用，需要與其他控制方案結(jié)合應(yīng)用。其在組合方案中起到前饋補(bǔ)償功能。11第十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日1）前饋-反饋控制a.前饋、反饋控制特性比較結(jié)論：前饋與反饋控制特性能夠在一定程度上互補(bǔ)12第十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日b.控制原理數(shù)學(xué)描述方框圖控制方案圖13第十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日前饋補(bǔ)償功能：全補(bǔ)償條件(前饋控制器控制規(guī)律）：與單純前饋控制具有相同的補(bǔ)償能力數(shù)學(xué)描述式：14第十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日c.前饋-反饋控制優(yōu)點(diǎn)具有前饋控制與反饋控制的雙重優(yōu)點(diǎn)由于加入了反饋控制，降低了對(duì)前饋控制模型的要求，且具有克服其他擾動(dòng)干擾的能力由于前饋控制對(duì)主要干擾作了及時(shí)控制，大大減輕了反饋控制的負(fù)擔(dān)15第十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日注意事項(xiàng)——前饋反饋與串級(jí)控制的區(qū)別串級(jí)控制兩個(gè)閉環(huán)控制前饋-反饋控制一個(gè)閉環(huán)，一個(gè)開(kāi)環(huán)控制16第十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日2）前饋-串級(jí)控制系統(tǒng)前饋控制與串級(jí)控制結(jié)合構(gòu)成的一種控制方案。構(gòu)成例：注意前饋量加入點(diǎn)：前饋控制信號(hào)與主控制器信號(hào)疊加后作為串級(jí)副控制器的給定信號(hào)。17第十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日前饋控制器控制規(guī)律其中G`P2是等效副環(huán)傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)：18第十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日由傳遞函數(shù)根據(jù)不變性原理得控制律19第十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日3）前饋控制規(guī)律實(shí)現(xiàn)由于工程對(duì)象的準(zhǔn)確的傳遞函數(shù)不易獲得，工程上一般用一階或者二階滯后環(huán)節(jié)來(lái)近似實(shí)際對(duì)象的傳遞函數(shù)。并由此獲得前饋補(bǔ)償器的數(shù)學(xué)模型。例如：設(shè)定干擾通道與控制通道特性：則有控制規(guī)律：20第二十頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日3.1.3前饋控制系統(tǒng)應(yīng)用1）應(yīng)用場(chǎng)合①系統(tǒng)滯后或容量滯后較大，反饋控制系統(tǒng)難以滿(mǎn)足工藝控制要求場(chǎng)合②系統(tǒng)中存在可測(cè)而不可控的強(qiáng)烈干擾影響的場(chǎng)合③干擾對(duì)被控變量存在顯著影響，反饋控制難以克服的場(chǎng)合④工藝要求按照某一給定數(shù)學(xué)模型實(shí)施控制的場(chǎng)合2）注意：前饋控制主要應(yīng)用于對(duì)主要干擾的補(bǔ)償控制21第二十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日應(yīng)用例1：精餾塔塔釜溫度控制（滯后較大）引入前饋控制理由：

精餾塔進(jìn)料流量及溫度對(duì)塔釜溫度的影響具有較大的時(shí)間滯后，反饋控制難以滿(mǎn)足工藝控制指標(biāo)要求22第二十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日應(yīng)用例2：鍋爐水位控制（可測(cè)不可控參數(shù)）應(yīng)用前饋控制理由：鍋爐蒸汽流量由后續(xù)工段用量決定，不允許在鍋爐出口處實(shí)施控制。干擾直接進(jìn)入主環(huán)，易于引起虛假水位，且克服能力有限。因此，考慮增加前饋控制。注意：此處蒸氣流量是根據(jù)工藝過(guò)程而確定為前饋?zhàn)兞?3第二十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日應(yīng)用例3：加熱爐出口溫度控制（干擾影響大）應(yīng)用前饋控制理由：進(jìn)入加熱爐的原油流量波動(dòng)較大，且直接對(duì)出口原油溫度產(chǎn)生較大影響。施加前饋控制之前，對(duì)原油流量干擾的控制相當(dāng)于單回路反饋控制，控制的及時(shí)性和力度較弱。24第二十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日分析舉例：圖示加熱爐的（a）、（b）兩種控制方案。要求：1）說(shuō)明二控制方案屬何種控制？分別畫(huà)出二控制方案的控制方框圖。2）分別指出二系統(tǒng)中可能的主要干擾3）試比較兩種控制方案的特點(diǎn)。25第二十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日1）控制方案：a)前饋-反饋控制，b)串級(jí)控制2）方框圖（略）3）主要干擾：a）燃料流量波動(dòng)，b）原料流量波動(dòng)4）特點(diǎn)：串級(jí)控制方案，引入燃料流量作為副變量，能迅速克服燃料的流量波動(dòng)對(duì)主變量的影響；對(duì)于原料引入的干擾控制不及時(shí)。前饋控制方案，引入原料流量作為前饋量，對(duì)原料波動(dòng)能及時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)燃料供給量給予補(bǔ)償；系統(tǒng)綜合了前饋控制及時(shí)克服主要干擾和反饋控制能克服多種干擾的優(yōu)點(diǎn)。但是，對(duì)于原料流量波動(dòng)以外的干擾，控制系統(tǒng)呈現(xiàn)單回路控制特性。26第二十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)：如圖反應(yīng)器控制系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)際測(cè)試，已知由于反應(yīng)物料溫度和冷卻水溫度波動(dòng)較大，圖示系統(tǒng)無(wú)法滿(mǎn)足控制要求，①請(qǐng)修改控制方案使之滿(mǎn)足控制要求，畫(huà)出控制系統(tǒng)流程圖，說(shuō)明控制系統(tǒng)名稱(chēng)；②結(jié)合反應(yīng)器的控制操作說(shuō)明你設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制原理。27第二十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日某前饋—串級(jí)系統(tǒng)如圖所示，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定各環(huán)節(jié)特性如下：計(jì)算前饋控制器的數(shù)學(xué)模型。28第二十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日3.2比值控制系統(tǒng)3.2.1概述1）比值控制：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的流量參數(shù)按一定的比例關(guān)系變化的控制。2）比值控制主要應(yīng)用領(lǐng)域：物理過(guò)程物料流量控制化學(xué)過(guò)程物料流量控制29第二十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日比值控制原理圖3）基本屬性屬于開(kāi)環(huán)（前饋）控制存在一個(gè)主動(dòng)物流（主物流，Q1），一般取生產(chǎn)中的主要物料、不可控物料、以及貴重物料作為主物流。至少一個(gè)從動(dòng)物流（副物流，Q2），副物流按規(guī)定的比例關(guān)系隨主物流變動(dòng)而變動(dòng)屬于隨動(dòng)控制k30第三十頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日4）比值關(guān)系描述Q2∶從動(dòng)（副）物流Q1∶主動(dòng)（主）物流k：工藝要求的二物流比例（非儀表參數(shù)）k設(shè)計(jì)任務(wù)：選擇控制方案、儀表類(lèi)型及參數(shù)實(shí)現(xiàn)比值控制。31第三十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日3.2.2比值控制系統(tǒng)構(gòu)成類(lèi)型開(kāi)環(huán)比值控制單閉環(huán)比值控制雙閉環(huán)比值控制串級(jí)比值控制定比值控制變比值控制分類(lèi)1：分類(lèi)2：32第三十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日1）開(kāi)環(huán)比值控制系統(tǒng)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用設(shè)備及耗資較少;對(duì)由副物流引入的干擾無(wú)克服能力,比值關(guān)系不能保證;主物流的干擾將引起總流量波動(dòng),不能保證總流量穩(wěn)定;應(yīng)用場(chǎng)合：副流量工作平穩(wěn)，控制質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合。開(kāi)環(huán)比值控制方框圖原理圖33第三十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日例：NaOH稀釋工藝比值控制工藝要求：

30%NaOH加水稀釋生產(chǎn)6~8%的NaOH主物流：30%NaOH副物流：H2O34第三十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制方框圖構(gòu)成：副流量控制中引入反饋控制機(jī)制。原理圖：35第三十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日單閉環(huán)比值控制特點(diǎn)：應(yīng)用最廣泛的比值控制系統(tǒng)對(duì)副物流干擾有控制能力，可以保證二物流的比值關(guān)系單閉環(huán)屬于隨動(dòng)控制對(duì)來(lái)自主物流的干擾無(wú)克服能力，不能保證總流量穩(wěn)定方案簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。要注意與串級(jí)控制的區(qū)別36第三十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日例：NaOH稀釋工藝比值控制方框圖37第三十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日3)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)構(gòu)成：主物流流路增加一個(gè)閉環(huán)控制回路穩(wěn)定主物流流量雙閉環(huán)比值控制方框圖原理圖38第三十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)構(gòu)成特點(diǎn)：主、副物流各有一個(gè)閉環(huán)控制回路保證其流體穩(wěn)定流動(dòng)主物流測(cè)變信號(hào)經(jīng)比值計(jì)算后作為副物流控制器的給定值比值部分屬于開(kāi)環(huán)39第三十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)操作特點(diǎn)①克服了主物流干擾影響，保證了總流量穩(wěn)定。②有利于對(duì)物流量實(shí)施平穩(wěn)的提、降操作。（緩慢調(diào)節(jié)主控制器給定值）③投資高，維護(hù)量大，動(dòng)態(tài)比值要求不高時(shí)可考慮應(yīng)用兩個(gè)單閉環(huán)控制回路代替雙閉環(huán)比值控制。

注意：此時(shí)總流量調(diào)整操作應(yīng)同時(shí)對(duì)兩個(gè)控制器進(jìn)行操作④應(yīng)注意防止雙閉環(huán)產(chǎn)生共振40第四十頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日雙閉環(huán)比值控制例41第四十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日4）變比值控制系統(tǒng)定比值控制方案只能克服流量干擾對(duì)比值的影響，當(dāng)其他參數(shù)存在對(duì)比值系數(shù)的擾動(dòng)時(shí)，必須時(shí)時(shí)修正比值參數(shù)，變比值控制。變比值控制系統(tǒng)方框圖原理圖42第四十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日變比值控制特點(diǎn)是以某參數(shù)為主變量，以二流量比值為副參數(shù)的串級(jí)控制可隨工藝條件修正比值系數(shù)，具有一定的自適應(yīng)能力主參數(shù)穩(wěn)定，比值部分特性同定比值控制。主參數(shù)波動(dòng)場(chǎng)合，比值部分特性同隨動(dòng)控制。43第四十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日變比值控制應(yīng)用例主控制器：溫度控制器(TC)主控輸出信號(hào)二物流比值關(guān)系給定信號(hào)副控制器流量控制器(FC)副控輸入信號(hào)二物流實(shí)際流量比值關(guān)系信號(hào)44第四十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日5）串級(jí)與比值組合控制系統(tǒng)特點(diǎn)：二流量的比值不隨其他因素而變化，比值控制部分屬定比值控制主物流控制器的給定值依據(jù)第三個(gè)參數(shù)的變化而變化，比值控制部分屬隨動(dòng)控制動(dòng)態(tài)過(guò)程有控制滯后，能產(chǎn)生比例關(guān)系波動(dòng)。原理圖控制目的：在保持二流量混合比的前提下改變總流量。45第四十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日方框圖46第四十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日修改方案特點(diǎn)：第三方參數(shù)直接送給兩個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)器，可以減小原方案的動(dòng)態(tài)滯后，但是不能保證Q2對(duì)Q1的靜態(tài)比值。47第四十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日注意串級(jí)與比值控制結(jié)合的區(qū)別串級(jí)比值控制變比值控制48第四十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日3.2.3比值控制系統(tǒng)的實(shí)施主要內(nèi)容：1）比值系數(shù)計(jì)算

流量比值與設(shè)設(shè)置于儀表的比值是兩個(gè)不同概念，他們都是無(wú)量綱系數(shù)，但兩者的數(shù)值是不等的。

流量比值k是流量的比值,它們可同為質(zhì)量流量，體積流量或折算為標(biāo)準(zhǔn)情況下的流量。比值系數(shù)K是設(shè)置比值函數(shù)模塊或比值控制器中的函數(shù)。2）比值控制實(shí)現(xiàn)方法49第四十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日1）比值系數(shù)計(jì)算關(guān)鍵問(wèn)題：確定比值計(jì)算器的比值系數(shù)K定義：

k：工藝要求二物流流量比

k=Q2/Q1

K：儀表設(shè)定比值系數(shù)（k的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)值）設(shè)定：流量由0上升到最大值Qmax，對(duì)應(yīng)變送器輸出信號(hào)由相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)最小值變到最大值。50第五十頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日信號(hào)關(guān)系式根據(jù)原理圖：比值計(jì)算單元：

IK=KI1穩(wěn)態(tài)時(shí)存在關(guān)系：

IK=I2則有比值系數(shù)表達(dá)式：注意:符號(hào)Ii代表信號(hào)變化值51第五十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日DDZ-Ⅲ型儀表比值系數(shù)計(jì)算(標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：4~20mA)線性測(cè)量關(guān)系：I∽Q(轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)，應(yīng)用開(kāi)方器的差壓流量計(jì))則根據(jù)比值系數(shù)K表達(dá)式有：(注意:符號(hào)I代表信號(hào)變化值)流量與信號(hào)關(guān)系式：比值系數(shù)表達(dá)式：這里的4表示流量為0時(shí)，信號(hào)輸出為4mA52第五十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日DDZ-Ⅲ型儀表比值系數(shù)計(jì)算非線性測(cè)量關(guān)系:I∽△p(差壓流量計(jì)（無(wú)開(kāi)方器）)53第五十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日其他標(biāo)準(zhǔn)儀表比值系數(shù)計(jì)算DDZ-Ⅱ型電動(dòng)單元組合儀表標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：0~10mA線性測(cè)量：非線性測(cè)量54第五十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日QDZ型氣動(dòng)單元組合儀表標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：20~100kPa線性測(cè)量非線性測(cè)量55第五十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日比值系數(shù)計(jì)算說(shuō)明流量比k與比值系數(shù)K不是同一概念，應(yīng)注意區(qū)分。比值系數(shù)K僅與工藝要求的流量比及選用儀表量程有關(guān)，與負(fù)荷及儀表種類(lèi)無(wú)關(guān)。

檢測(cè)方法的線性或非線性關(guān)系直接影響比值系數(shù)的計(jì)算56第五十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日2）比值控制實(shí)現(xiàn)方法比值系數(shù)：主要實(shí)現(xiàn)方法：利用比值器方法利用乘法器方法利用除法器方法57第五十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日①利用比值器方案基本方案特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、儀表少、成本低性能穩(wěn)定，精度、靈敏度較高比值系數(shù)設(shè)定范圍大比值器種類(lèi)系數(shù)測(cè)定范圍?氣動(dòng)0.25~4?DDZ-Ⅱ0.03~3?DDZ-Ⅲ0.3~4不能遠(yuǎn)程調(diào)整比值系數(shù)，不能構(gòu)成變比值控制系統(tǒng)關(guān)鍵問(wèn)題確定比值器設(shè)定數(shù)值58第五十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日例：氨氣與水的比值控制工藝條件主動(dòng)物流：氨氣，2000m3/h從動(dòng)物流：水，4m3/h氨氣流量表：3200m3/h水表：6.3m3/h請(qǐng)計(jì)算比值器比值設(shè)定系數(shù)Q1：氨氣Q2：水59第五十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日乘法器方案關(guān)鍵問(wèn)題：確定乘法器的乘法因子I0

I0就確定了比例系數(shù)，可以通過(guò)I0調(diào)整kDDZ-Ⅲ乘法器：乘法表達(dá)式：根據(jù)比值系數(shù)概念有：乘法因子（I0）表達(dá)式：原理圖：60第六十頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日乘法器實(shí)現(xiàn)比值控制方框圖特點(diǎn)：a.比值系數(shù)由外部信號(hào)設(shè)定b.比值系數(shù)可以遠(yuǎn)距離操作，便于構(gòu)成變比值控制c.比值系數(shù)K變化范圍：0~1之間理由：標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。

K表達(dá)式：d.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，保養(yǎng)工作量大。61第六十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日除法器方案a.原理圖b.要點(diǎn)：是以二流量的比值為被控變量的單回路控制系統(tǒng)關(guān)鍵步驟：確定給定信號(hào)Isc.除法器算式(DDZ-Ⅲ型儀表)控制器給定信號(hào)（穩(wěn)態(tài)時(shí)控制器偏差（e）為零）：62第六十二頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日d.除法器實(shí)現(xiàn)比值控制方框圖注意：非線性元件（除法器）包含在閉環(huán)回路之內(nèi)，其放大倍數(shù)隨負(fù)荷變化較大，直接影響控制質(zhì)量。63第六十三頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日e.除法器非線性影響及處理方法結(jié)論：除法器構(gòu)成比值控制系統(tǒng)，其放大倍數(shù)隨負(fù)荷減小而增大，即，Q2較小時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。處理方法：選用具有相反特性的對(duì)數(shù)調(diào)節(jié)閥門(mén)采用非線性補(bǔ)償方法利用串級(jí)控制系統(tǒng)的克服非線性能力比值系數(shù)算式：對(duì)負(fù)荷Q2求導(dǎo)影響：64第六十四頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日除法器方案特點(diǎn)直觀，可直接讀出二物流的比值輸出信號(hào)可直接被用于指示及報(bào)警可方便地構(gòu)成變比值控制比值調(diào)節(jié)范圍大，二物流之比k可以是除掉1之外的任意值除法器為非線性環(huán)節(jié)，且在閉環(huán)回路中，比值系數(shù)K將隨負(fù)荷變化65第六十五頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日比值控制的若干問(wèn)題1）非線性測(cè)量的影響——開(kāi)方器使用穩(wěn)態(tài)條件的比值系數(shù)動(dòng)態(tài)條件的分析：設(shè)非線性測(cè)變，信號(hào)與流量關(guān)系如下結(jié)論：放大倍數(shù)正比于流量Q，負(fù)荷變化影響控制質(zhì)量。解決辦法：使用開(kāi)方器，使測(cè)量信號(hào)與流量信號(hào)呈線性關(guān)系開(kāi)方器使用原則：控制精度要求高，符合變化較大場(chǎng)合應(yīng)用66第六十六頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日2)比值控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟蹤存在動(dòng)態(tài)跟蹤滯后。處理方法：一般采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方式保證動(dòng)態(tài)時(shí)兩物流滿(mǎn)足比值關(guān)系對(duì)應(yīng)方框圖：67第六十七頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方程式68第六十八頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日氣體方程式：

PV=nRT

n：克分子數(shù)，R：氣體常數(shù)有下式成立：設(shè)定：下標(biāo)“1”代表實(shí)際工況，下標(biāo)“n”代表設(shè)定工況有：k：節(jié)流裝置比例系數(shù)ρ：氣體密度

3）氣體流量測(cè)量中的溫度壓力校正氣體流量與測(cè)量變送信號(hào)的關(guān)系：69第六十九頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日比值控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、參數(shù)整定1）設(shè)計(jì)a.主、從變量選擇主變量：生產(chǎn)中起主導(dǎo)作用的流量參數(shù)可測(cè)而不可控的流量參數(shù)較昂貴的物料的流量參數(shù)安全角度b.控制器控制規(guī)律選用PI控制器，保證各物料的穩(wěn)定，無(wú)余差控制c.儀表量程選擇應(yīng)該使比值系數(shù)K接近1。由可知：K=1時(shí)有：即在保持工藝要求的物流之比k不變的情況下，主副物流都可在全量程變化，此時(shí)系統(tǒng)的靈敏度和精度較高。70第七十頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日2）參數(shù)整定比值控制特點(diǎn)：主動(dòng)流量控制屬于定值控制，從動(dòng)流量控制屬于隨動(dòng)控制，一般工藝要求從動(dòng)流量能迅速、正確地跟蹤主流量的變化，并且不宜有超調(diào)。整定原則：副物流控制器參數(shù)的整定應(yīng)使副流量的控制達(dá)到振蕩與不振蕩的臨界狀態(tài)。雙閉環(huán)比值控制中的主動(dòng)流量控制器的整定同常規(guī)單閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。71第七十一頁(yè)，共七十六頁(yè)，2022年，8月28日3.2.4比值控制系統(tǒng)計(jì)算舉例例1：圖示由DDZ-Ⅲ型乘法器構(gòu)成的比值控制系統(tǒng)，已知Q1max=3600kg/h，Q2max=2000kg/h。工藝要求Q1∶Q2=4∶1，求：計(jì)算此比值系統(tǒng)的比值系數(shù)K。計(jì)算乘法器的設(shè)定值Is。解：K=k2(Q1max/Q2m