《過程控制工程》4-前饋及比值控制課件

4.前饋及比值控制系統(tǒng)4.1前饋控制系統(tǒng)基本內(nèi)容：

1）前饋控制的基本控制原理及特點

2）前饋控制的組合應(yīng)用.14.前饋及比值控制系統(tǒng)4.1前饋控制系統(tǒng).14.1.1前饋控制原理及特點例：反饋控制與前饋控制反饋控制（閉環(huán)控制）前饋控制（開環(huán)控制）主要干擾.24.1.1前饋控制原理及特點反饋控制（閉環(huán)控制）前饋控制（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，弱點：干擾影響到被控變量后才能實施控制，具有一定的滯后性。前饋控制基本思路依據(jù)進入系統(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。.31）前饋控制基本思想.3反饋控制：

前饋控制：②控制及時性——依據(jù)干擾實施控制

2）前饋控制基本特性①開環(huán)控制

干擾干擾通道控制通道控制信號被控變量偏差被控變量測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.4反饋控制：②控制及時性——依據(jù)干擾實施控制2③前饋控制傳遞函數(shù)④前饋控制理想控制曲線滿足被控變量不變性原理控制作用曲線.5③前饋控制傳遞函數(shù)④前饋控制理想控制曲線滿足被控變量不變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，而是一種針對具體對象的專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）.6⑤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a.

反饋控制基本特征閉環(huán)控制：對所有影響被控變量的干擾均具有一定的克服能力，具備檢測控制效果的能力?？刂埔罁?jù)：被控變量偏差檢測信號：被控變量不及時行：存在控制的不及時性，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環(huán)控制：僅對選定干擾具有克服能力，不具備檢測控制效果的能力?？刂埔罁?jù)：干擾量大小檢測信號：擾動量及時性：控制及時。理論上具有不變性控制器：由被控對象特性確定的專用控制器2）前饋控制系統(tǒng)特點對比反饋控制與前饋控制特性比較.7a.反饋控制基本特征b.前饋控制基本特性2）前饋控制系靜態(tài)前饋補償控制a.特征：穩(wěn)態(tài)不變性原理，不保證控制過程中動態(tài)偏差為0控制器輸出僅是干擾量的函數(shù)，與時間無關(guān)b.靜態(tài)前饋補償函數(shù)：靜態(tài)前饋補償控制動態(tài)前饋補償控制3）前饋控制主要形式c.靜態(tài)前饋補償函數(shù)獲得：利用衡算式（物料衡算、能量衡算、動量衡算）.8靜態(tài)前饋補償控制靜態(tài)前饋補償控制3）前饋控制主要形式c.靜例：換熱器溫度前饋補償控制熱量衡算（忽略過程的熱量損失）靜態(tài)前饋補償控制式：控制器特性.9例：換熱器溫度前饋補償控制熱量衡算靜態(tài)前饋補償控制式：控制器靜態(tài)前饋補償控制式：靜態(tài)前饋補償控制方案.10靜態(tài)前饋補償控制式：.104.1.2前饋控制的組合應(yīng)用前饋控制的應(yīng)用限制不能檢驗控制效果，無對控制偏差作進一步調(diào)整的能力系統(tǒng)存在多個干擾，無法對每個干擾配置一個前饋控制由于補償模型的準確性問題，實際的前饋控制無法做到全補償。結(jié)論：

實際工業(yè)控制中，前饋控制不能單獨使用，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償功能。.114.1.2前饋控制的組合應(yīng)用前饋控制的應(yīng)用限制.111）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.121）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b.控制原理數(shù)學描述方框圖控制方案圖.13b.控制原理數(shù)學描述方框圖控制方案圖.13前饋補償功能：全補償條件(前饋控制器控制規(guī)律）：與單純前饋控制具有相同的補償能力數(shù)學描述式：.14前饋補償功能：全補償條件(前饋控制器控制規(guī)律）：與單純前饋控c.前饋-反饋控制優(yōu)點具有前饋控制與反饋控制的雙重優(yōu)點由于加入了反饋控制，降低了對前饋控制模型的要求，且具有克服其他擾動干擾的能力由于前饋控制對主要干擾作了及時控制，大大減輕了反饋控制的負擔.15c.前饋-反饋控制優(yōu)點具有前饋控制與反饋控制的雙重優(yōu)點.1注意事項——前饋反饋與串級控制的區(qū)別串級控制兩個閉環(huán)控制前饋-反饋控制一個閉環(huán)，一個開環(huán)控制.16注意事項——前饋反饋與串級控制的區(qū)別串級控制前饋-反饋控制.2）前饋-串級控制系統(tǒng)前饋控制與串級控制結(jié)合構(gòu)成的一種控制方案。構(gòu)成例：注意前饋量加入點：前饋控制信號與主控制器信號疊加后作為串級副控制器的給定信號。.172）前饋-串級控制系統(tǒng)注意前饋量加入點：前饋控制信號與主控前饋控制器控制規(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)：由傳遞函數(shù)根據(jù)不變性原理得控制律.19由傳遞函數(shù)根據(jù)不變性原理得控制律.193）前饋控制規(guī)律實現(xiàn)由于工程對象的準確的傳遞函數(shù)不易獲得，工程上一般用一階或者二階滯后環(huán)節(jié)來近似實際對象的傳遞函數(shù)。并由此獲得前饋補償器的數(shù)學模型。例如：設(shè)定干擾通道與控制通道特性：則有控制規(guī)律：.203）前饋控制規(guī)律實現(xiàn).204.1.3前饋控制系統(tǒng)應(yīng)用1）應(yīng)用場合①系統(tǒng)滯后或容量滯后較大，反饋控制系統(tǒng)難以滿足工藝控制要求場合②系統(tǒng)中存在可測而不可控的強烈干擾影響的場合③干擾對被控變量存在顯著影響，反饋控制難以克服的場合④工藝要求按照某一給定數(shù)學模型實施控制的場合2）注意：前饋控制主要應(yīng)用于對主要干擾的補償控制.214.1.3前饋控制系統(tǒng)應(yīng)用1）應(yīng)用場合.21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：

精餾塔進料流量及溫度對塔釜溫度的影響具有較大的時間滯后，反饋控制難以滿足工藝控制指標要求.22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：.應(yīng)用例2：鍋爐水位控制（可測不可控參數(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施控制。干擾直接進入主環(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)工藝過程而確定為前饋變量.23應(yīng)用例2：鍋爐水位控制（可測不可控參數(shù)）應(yīng)用前饋控制理由：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：進入加熱爐的原油流量波動較大，且直接對出口原油溫度產(chǎn)生較大影響。施加前饋控制之前，對原油流量干擾的控制相當于單回路反饋控制，控制的及時性和力度較弱。.24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：分析舉例：圖示加熱爐的（a）、（b）兩種控制方案。要求：

1）說明二控制方案屬何種控制？分別畫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。.25分析舉例：圖示加熱爐的（a）、（b）兩種控制方案。要求：.21）控制方案：a)串級控制，b)前饋-反饋控制2）方框圖（略）3）主要干擾：a）燃料流量波動，b）原料流量波動.261）控制方案：.264）特點：串級控制方案，引入燃料流量作為副變量，能迅速克服燃料的流量波動對主變量的影響；對于原料引入的干擾控制不及時。前饋控制方案，引入原料流量作為前饋量，對原料波動能及時通過調(diào)節(jié)燃料供給量給予補償；系統(tǒng)綜合了前饋控制及時克服主要干擾和反饋控制能克服多種干擾的優(yōu)點。但是，對于原料流量波動以外的干擾，控制系統(tǒng)呈現(xiàn)單回路控制特性。.274）特點：.27.28.28作業(yè)：如圖反應(yīng)器控制系統(tǒng)，通過實際測試，已知由于反應(yīng)物料溫度和冷卻水溫度波動較大，圖示系統(tǒng)無法滿足控制要求，①請修改控制方案使之滿足控制要求，畫出控制系統(tǒng)流程圖，說明控制系統(tǒng)名稱；②結(jié)合反應(yīng)器的控制過程說明你所設(shè)計控制系統(tǒng)的操作特點。.29作業(yè)：.29某前饋—串級系統(tǒng)如圖所示，經(jīng)實驗測定各環(huán)節(jié)特性如下：計算前饋控制器的數(shù)學模型。.30某前饋—串級系統(tǒng)如圖所示，經(jīng)實驗測定各環(huán)節(jié)特性如下：計算前饋4.2比值控制系統(tǒng)4.2.1概述1）比值控制：實現(xiàn)兩個或兩個以上的流量參數(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：物理過程物料流量控制化學過程物料流量控制.314.2比值控制系統(tǒng)4.2.1概述物理過程物料流量控制比值控制原理圖3）基本屬性屬于開環(huán)（前饋）控制存在一個主動物流（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。至少一個從動物流（副物流，Q2），副物流按規(guī)定的比例關(guān)系隨主物流變動而變動副物流屬于隨動控制k.32比值控制原理圖3）基本屬性k.324）比值關(guān)系描述Q2∶從動（副）物流Q1∶主動（主）物流k：工藝要求的二物流比例（非儀表參數(shù)）k設(shè)計任務(wù)：選擇控制方案、儀表類型及參數(shù)實現(xiàn)比值控制。.334）比值關(guān)系描述Q2∶從動（副）物流k設(shè)計任務(wù)：選擇控制方案4.2.2比值控制系統(tǒng)構(gòu)成類型

開環(huán)比值控制單閉環(huán)比值控制雙閉環(huán)比值控制串級比值控制定比值控制變比值控制分類1：分類2：.344.2.2比值控制系統(tǒng)構(gòu)成類型開環(huán)比值控制.341）開環(huán)比值控制系統(tǒng)特點：結(jié)構(gòu)簡單，占用設(shè)備及耗資較少;對由副物流引入的干擾無克服能力,比值關(guān)系不能保證;主物流的干擾將引起總流量波動,不能保證總流量穩(wěn)定;應(yīng)用場合：副流量工作平穩(wěn)，控制質(zhì)量要求不高的場合。開環(huán)比值控制方框圖原理圖.351）開環(huán)比值控制系統(tǒng)特點：開環(huán)比值控制方框圖原理圖.35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：H2O.36例：NaOH稀釋工藝比值控制工藝要求：.36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制。原理圖：.37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：原理圖：.37單閉環(huán)比值控制特點：應(yīng)用最廣泛的比值控制系統(tǒng)對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)屬于隨動控制對來自主物流的干擾無克服能力，不能保證總流量穩(wěn)定方案簡單，易于實施。要注意與串級控制的區(qū)別以及與前饋-反饋控制的區(qū)別.38單閉環(huán)比值控制特點：應(yīng)用最廣泛的比值控制系統(tǒng).38例：NaOH稀釋工藝比值控制方框圖.39例：NaOH稀釋工藝比值控制方框圖.393)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)構(gòu)成：主物流流路增加一個閉環(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.403)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)構(gòu)成：雙閉環(huán)比值控制方框圖原理圖.雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)構(gòu)成特點：主、副物流各有一個閉環(huán)控制回路保證其流體穩(wěn)定流動主物流測變信號經(jīng)比值計算后作為副物流控制器的給定值比值部分屬于開環(huán).41雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)構(gòu)成特點：主、副物流各有一個閉環(huán)控制回路保雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)操作特點①克服了主物流干擾影響，保證了總流量穩(wěn)定。②有利于對物流量實施平穩(wěn)的提、降操作。（緩慢調(diào)節(jié)主控制器給定值）③投資高，維護量大，動態(tài)比值要求不高時可考慮應(yīng)用兩個單閉環(huán)控制回路代替雙閉環(huán)比值控制。

注意：此時總流量調(diào)整操作應(yīng)同時對兩個控制器進行操作④應(yīng)注意防止雙閉環(huán)產(chǎn)生共振.42雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)操作特點①克服了主物流干擾影響，保證了雙閉環(huán)比值控制例.43雙閉環(huán)比值控制例.434）變比值控制系統(tǒng)

按照工藝指標，根據(jù)第三個參數(shù)的需要自動修正二物流比值系數(shù)的比值控制系統(tǒng)變比值控制系統(tǒng)方框圖原理圖.444）變比值控制系統(tǒng)按照工藝指標，根據(jù)第三個參數(shù)變比值控制特點是以某參數(shù)為主變量，以二流量比值為副參數(shù)的串級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)波動場合，比值部分特性同隨動控制。.45變比值控制特點是以某參數(shù)為主變量，以二流量比值為副參數(shù)的串級變比值控制應(yīng)用例主控制器：溫度控制器(TC)主控輸出信號二物流比值關(guān)系給定信號副控制器流量控制器(FC)副控輸入信號二物流實際流量比值關(guān)系信號.46變比值控制應(yīng)用例主控制器：溫度控制器(5）串級與比值組合控制系統(tǒng)特點：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)第三個參數(shù)的變化而變化，比值控制部分屬隨動控制動態(tài)過程有控制滯后，能產(chǎn)生比例關(guān)系波動。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。.475）串級與比值組合控制系統(tǒng)特點：原理圖控制目的：.47方框圖.48方框圖.48

修改方案特點：第三方參數(shù)直接送給兩個閉環(huán)調(diào)節(jié)器，可以減小原方案的動態(tài)滯后，但是不能保證Q2對Q1的靜態(tài)比值。.49修改方案特點：.49注意串級比值組合控制與變比值控制結(jié)合的區(qū)別串級比值控制變比值控制.50注意串級比值組合控制與變比值控制結(jié)合的區(qū)別串級比值控制變比值4.2.3比值控制系統(tǒng)的實施主要內(nèi)容：

1）比值系數(shù)計算

2）比值控制實現(xiàn)方法.514.2.3比值控制系統(tǒng)的實施主要內(nèi)容：.511）比值系數(shù)計算關(guān)鍵問題：確定比值計算器的比值系數(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的標準信號值）設(shè)定：流量由0上升到最大值Qmax，對應(yīng)變送器輸出信號由相應(yīng)的標準信號最小值變到最大值。.521）比值系數(shù)計算關(guān)鍵問題：.52信號關(guān)系式根據(jù)原理圖：比值計算單元：

IK=KI1穩(wěn)態(tài)時存在關(guān)系：

IK=I2則有比值系數(shù)表達式：注意:符號Ii代表信號變化值.53信號關(guān)系式根據(jù)原理圖：.53DDZ-Ⅲ型儀表比值系數(shù)計算(標準信號：4~20mA)線性測量關(guān)系：I∽Q(轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計，應(yīng)用開方器的差壓流量計)則根據(jù)比值系數(shù)K表達式有：(注意:符號I代表信號變化值)流量與信號關(guān)系式：比值系數(shù)表達式：.54DDZ-Ⅲ型儀表比值系數(shù)計算(標準信號：4~20mA)線性DDZ-Ⅲ型儀表比值系數(shù)計算非線性測量關(guān)系:I∽△p(差壓流量計（無開方器）).55DDZ-Ⅲ型儀表比值系數(shù)計算非線性測量關(guān)系:I∽△p其他標準儀表比值系數(shù)計算DDZ-Ⅱ型電動單元組合儀表標準信號：0~10mA線性測量：非線性測量.56其他標準儀表比值系數(shù)計算DDZ-Ⅱ型電動單元組合儀表.56QDZ型氣動單元組合儀表標準信號：20~100kPa線性測量非線性測量.57QDZ型氣動單元組合儀表.57比值系數(shù)計算說明流量比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)，與負荷及儀表種類無關(guān)。

檢測方法的線性或非線性關(guān)系直接影響比值系數(shù)的計算.58比值系數(shù)計算說明流量比k與比值系數(shù)K不是同一概念，應(yīng)注意區(qū)分2）比值控制實現(xiàn)方法比值系數(shù)：主要實現(xiàn)方法：利用比值器方法利用乘法器方法利用除法器方法.592）比值控制實現(xiàn)方法比值系數(shù)：.59①利用比值器方案基本方案特點：簡單、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系數(shù)測定范圍?氣動0.25~4?DDZ-Ⅱ0.03~3?DDZ-Ⅲ0.3~4不能遠程調(diào)整比值系數(shù)，不能構(gòu)成變比值控制系統(tǒng)關(guān)鍵問題確定比值器設(shè)定數(shù)值.60①利用比值器方案基本方案特點：關(guān)鍵問題.60例：氨氣與水的比值控制工藝條件主動物流：氨氣，2000m3/h從動物流：水，4m3/h氨氣流量表：3200m3/h水表：6.3m3/h請計算比值器比值設(shè)定系數(shù)Q1：氨氣Q2：水.61例：氨氣與水的比值控制工藝條件.61乘法器方案關(guān)鍵問題：確定乘法器的乘法因子I0DDZ-Ⅲ乘法器：乘法表達式：根據(jù)比值系數(shù)概念有：乘法因子（I0）表達式：原理圖：.62乘法器方案關(guān)鍵問題：確定乘法器的乘法因子I0根據(jù)比值系數(shù)概念

乘法器實現(xiàn)比值控制方框圖特點：a.比值系數(shù)由外部信號設(shè)定b.比值系數(shù)可以遠距離操作，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：標準信號。

K表達式：d.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，保養(yǎng)工作量大。.63乘法器實現(xiàn)比值控制方框圖特點：.63除法器方案a.原理圖b.要點：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Isc.除法器輸出(DDZ-Ⅲ型儀表)d.控制器給定信號（穩(wěn)態(tài)時控制器偏差（e）為零）：理想值(比值系數(shù)定義).64除法器方案a.原理圖b.要點：d.控制器給定信號（穩(wěn)態(tài)e.除法器實現(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)隨負荷變化較大，直接影響控制質(zhì)量。.65e.除法器實現(xiàn)比值控制方框圖注意：.65f.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)隨負荷減小而增大，即，Q2較小時系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。處理方法：選用具有相反特性的對數(shù)調(diào)節(jié)閥門采用非線性補償方法利用串級控制系統(tǒng)的克服非線性能力比值系數(shù)算式：對負荷Q2求導影響：.66f.除法器非線性影響及處理方法結(jié)論：比值系數(shù)算式：對負荷Q除法器方案特點直觀，可直接讀出二物流的比值輸出信號可直接被用于指示及報警可方便地構(gòu)成變比值控制比值調(diào)節(jié)范圍不能跨越1，(k=0~1，或k=1~∞)二物流之比值系數(shù)K可以是除掉1之外的任意值，一般設(shè)定比值系數(shù)不要在“1”附近。處理方法：若K=1，或在1附近，可在浮流量測量回路中串聯(lián)一個比例系數(shù)為0.5的比值器除法器為非線性環(huán)節(jié)，且在閉環(huán)回路中，比值系數(shù)K將隨負荷變化

.67除法器方案特點直觀，可直接讀出二物流的比值.67比值控制的若干問題1）非線性測量的影響——開方器使用穩(wěn)態(tài)條件的比值系數(shù)動態(tài)條件的分析：設(shè)非線性測變，信號與流量關(guān)系如下結(jié)論：放大倍數(shù)正比于流量Q，負荷變化影響控制質(zhì)量。解決辦法：使用開方器，使測量信號與流量信號呈線性關(guān)系開方器使用原則：控制精度要求高，負荷變化較大場合應(yīng)用.68比值控制的若干問題1）非線性測量的影響——開方器使用.682)比值控制系統(tǒng)動態(tài)跟蹤存在動態(tài)跟蹤滯后。處理方法：一般采用動態(tài)補償方式保證動態(tài)時兩物流滿足比值關(guān)系對應(yīng)方框圖：.692)比值控制系統(tǒng)動態(tài)跟蹤存在動態(tài)跟蹤滯后。對應(yīng)方框圖：.69動態(tài)補償方程式.70動態(tài)補償方程式.70氣體方程式：

PV=nRT

n：克分子數(shù)，R：氣體常數(shù)有下式成立：

3）氣體流量測量中的溫度壓力校正設(shè)定：下標“1”代表實際工況，下標“n”代表設(shè)定工況。有：.71氣體方程式：

3）氣體流量測量中的溫度壓力校正設(shè)定：下標“1比值控制系統(tǒng)的設(shè)計、參數(shù)整定1）設(shè)計a.主、從變量選擇主變量：生產(chǎn)中起主導作用的流量參數(shù)可測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，此時系統(tǒng)的靈敏度和精度較高。.72比值控制系統(tǒng)的設(shè)計、參數(shù)整定1）設(shè)計c.儀表量程選擇可知：2）參數(shù)整定比值控制特點：主動流量控制屬于定值控制，從動流量控制屬于隨動控制，一般工藝要求從動流量能迅速、正確地跟蹤主流量的變化，并且不宜有超調(diào)。整定原則：主動流量控制器的整定同常規(guī)單閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。副物流控制器參數(shù)的整定應(yīng)使副流量的控制達到振蕩與不振蕩的臨界狀態(tài)。方法:控制器積分時間為∞，微分時間為0。手操調(diào)整比例度達到震蕩與不震蕩的臨界參數(shù)，適當加大比例度，調(diào)整積分時間是達到震蕩臨界。

.732）參數(shù)整定.734.2.4比值控制系統(tǒng)計算舉例例1：圖示由DDZ-Ⅲ型乘法器構(gòu)成的比值控制系統(tǒng)，選擇流量變送器量程：Q1max=3600kg/h，Q2max=2000kg/h。工藝要求Q1∶Q2=4∶1，求：計算此比值系統(tǒng)的比值系數(shù)K。計算乘法器的設(shè)定值Is。解：

K=k2(Q1max/Q2max)2=0.252×(3600/2000)2=0.252×(1.8)2=0.0625×3.24=0.2025Is=16K+4=16×0.2025+4=7.24

.744.2.4比值控制系統(tǒng)計算舉例例1：圖示由DDZ-Ⅲ型乘例2

如圖用DDZ-Ⅲ型乘法器構(gòu)成的比值控制系統(tǒng)，已知

Q1max=2000kg/h，Q2max=7000kg/h。工藝要求Q2/Q1=3，計算此比值系統(tǒng)的比值系數(shù)K。圖示控制方案是否可行？為什么？解根據(jù)控制圖知道二物流中主動物流是Q2，Q1為從動物流有：k=Q1/Q2=1/3K=7/6由于K>1，不符合利用乘法器實現(xiàn)比值設(shè)計的比值系數(shù)設(shè)定范圍要求，給出的比值控制方案不可行。.75例2如圖用DDZ-Ⅲ型乘法器構(gòu)成的比值控制系統(tǒng)，已知解例3：請針對上例設(shè)計一個可行的

應(yīng)用乘法器比值控制方案。

畫出原理圖。改動方法：Q1測變與控制器之間加一個比例器主動與從動物流對調(diào)乘法器置于Q1測變與控制器之間.76例3：請針對上例設(shè)計一個可行的

應(yīng)用乘例4圖示比值控制系統(tǒng)比值器是用DDZ-Ⅲ乘法器實現(xiàn)。已知Q1max=5000kg/h，Q2max=4000kg/h，且乘法器設(shè)定信號I0=14mA請計算本系統(tǒng)二流量的比值k及乘法器的比值系數(shù)K。

解：

K=k×（Q1max/Q2max）由：I0=16K+4K=（I0-4）/16=5/8

則：k=K×（Q2max/Q1max）

=（5/8）×（4000/5000）=1/2.77例4圖示比值控制系統(tǒng)比值器是用DDZ-Ⅲ乘法器實現(xiàn)。已知Q1比值控制小結(jié)①比值控制屬于開環(huán)控制②比值系數(shù)僅與工藝流量比例要求及選用儀表量程有關(guān)，基本關(guān)系式：③比值控制實現(xiàn)方法及特點比值器、乘法器、除法器④比值系數(shù)計算：⑤控制要求高，負荷變化較大的場合應(yīng)考慮應(yīng)用開方器。.78比值控制小結(jié)①比值控制屬于開環(huán)控制③比值控制實現(xiàn)4.前饋及比值控制系統(tǒng)4.1前饋控制系統(tǒng)基本內(nèi)容：

1）前饋控制的基本控制原理及特點

2）前饋控制的組合應(yīng)用.794.前饋及比值控制系統(tǒng)4.1前饋控制系統(tǒng).14.1.1前饋控制原理及特點例：反饋控制與前饋控制反饋控制（閉環(huán)控制）前饋控制（開環(huán)控制）主要干擾.804.1.1前饋控制原理及特點反饋控制（閉環(huán)控制）前饋控制（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，弱點：干擾影響到被控變量后才能實施控制，具有一定的滯后性。前饋控制基本思路依據(jù)進入系統(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。.811）前饋控制基本思想.3反饋控制：

前饋控制：②控制及時性——依據(jù)干擾實施控制

2）前饋控制基本特性①開環(huán)控制

干擾干擾通道控制通道控制信號被控變量偏差被控變量測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.82反饋控制：②控制及時性——依據(jù)干擾實施控制2③前饋控制傳遞函數(shù)④前饋控制理想控制曲線滿足被控變量不變性原理控制作用曲線.83③前饋控制傳遞函數(shù)④前饋控制理想控制曲線滿足被控變量不變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，而是一種針對具體對象的專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）.84⑤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a.

反饋控制基本特征閉環(huán)控制：對所有影響被控變量的干擾均具有一定的克服能力，具備檢測控制效果的能力。控制依據(jù)：被控變量偏差檢測信號：被控變量不及時行：存在控制的不及時性，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環(huán)控制：僅對選定干擾具有克服能力，不具備檢測控制效果的能力。控制依據(jù)：干擾量大小檢測信號：擾動量及時性：控制及時。理論上具有不變性控制器：由被控對象特性確定的專用控制器2）前饋控制系統(tǒng)特點對比反饋控制與前饋控制特性比較.85a.反饋控制基本特征b.前饋控制基本特性2）前饋控制系靜態(tài)前饋補償控制a.特征：穩(wěn)態(tài)不變性原理，不保證控制過程中動態(tài)偏差為0控制器輸出僅是干擾量的函數(shù)，與時間無關(guān)b.靜態(tài)前饋補償函數(shù)：靜態(tài)前饋補償控制動態(tài)前饋補償控制3）前饋控制主要形式c.靜態(tài)前饋補償函數(shù)獲得：利用衡算式（物料衡算、能量衡算、動量衡算）.86靜態(tài)前饋補償控制靜態(tài)前饋補償控制3）前饋控制主要形式c.靜例：換熱器溫度前饋補償控制熱量衡算（忽略過程的熱量損失）靜態(tài)前饋補償控制式：控制器特性.87例：換熱器溫度前饋補償控制熱量衡算靜態(tài)前饋補償控制式：控制器靜態(tài)前饋補償控制式：靜態(tài)前饋補償控制方案.88靜態(tài)前饋補償控制式：.104.1.2前饋控制的組合應(yīng)用前饋控制的應(yīng)用限制不能檢驗控制效果，無對控制偏差作進一步調(diào)整的能力系統(tǒng)存在多個干擾，無法對每個干擾配置一個前饋控制由于補償模型的準確性問題，實際的前饋控制無法做到全補償。結(jié)論：

實際工業(yè)控制中，前饋控制不能單獨使用，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償功能。.894.1.2前饋控制的組合應(yīng)用前饋控制的應(yīng)用限制.111）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.901）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b.控制原理數(shù)學描述方框圖控制方案圖.91b.控制原理數(shù)學描述方框圖控制方案圖.13前饋補償功能：全補償條件(前饋控制器控制規(guī)律）：與單純前饋控制具有相同的補償能力數(shù)學描述式：.92前饋補償功能：全補償條件(前饋控制器控制規(guī)律）：與單純前饋控c.前饋-反饋控制優(yōu)點具有前饋控制與反饋控制的雙重優(yōu)點由于加入了反饋控制，降低了對前饋控制模型的要求，且具有克服其他擾動干擾的能力由于前饋控制對主要干擾作了及時控制，大大減輕了反饋控制的負擔.93c.前饋-反饋控制優(yōu)點具有前饋控制與反饋控制的雙重優(yōu)點.1注意事項——前饋反饋與串級控制的區(qū)別串級控制兩個閉環(huán)控制前饋-反饋控制一個閉環(huán)，一個開環(huán)控制.94注意事項——前饋反饋與串級控制的區(qū)別串級控制前饋-反饋控制.2）前饋-串級控制系統(tǒng)前饋控制與串級控制結(jié)合構(gòu)成的一種控制方案。構(gòu)成例：注意前饋量加入點：前饋控制信號與主控制器信號疊加后作為串級副控制器的給定信號。.952）前饋-串級控制系統(tǒng)注意前饋量加入點：前饋控制信號與主控前饋控制器控制規(guī)律其中G`P2是等效副環(huán)傳遞函數(shù)

傳遞函數(shù)：.96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)：由傳遞函數(shù)根據(jù)不變性原理得控制律.97由傳遞函數(shù)根據(jù)不變性原理得控制律.193）前饋控制規(guī)律實現(xiàn)由于工程對象的準確的傳遞函數(shù)不易獲得，工程上一般用一階或者二階滯后環(huán)節(jié)來近似實際對象的傳遞函數(shù)。并由此獲得前饋補償器的數(shù)學模型。例如：設(shè)定干擾通道與控制通道特性：則有控制規(guī)律：.983）前饋控制規(guī)律實現(xiàn).204.1.3前饋控制系統(tǒng)應(yīng)用1）應(yīng)用場合①系統(tǒng)滯后或容量滯后較大，反饋控制系統(tǒng)難以滿足工藝控制要求場合②系統(tǒng)中存在可測而不可控的強烈干擾影響的場合③干擾對被控變量存在顯著影響，反饋控制難以克服的場合④工藝要求按照某一給定數(shù)學模型實施控制的場合2）注意：前饋控制主要應(yīng)用于對主要干擾的補償控制.994.1.3前饋控制系統(tǒng)應(yīng)用1）應(yīng)用場合.21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：

精餾塔進料流量及溫度對塔釜溫度的影響具有較大的時間滯后，反饋控制難以滿足工藝控制指標要求.100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：.應(yīng)用例2：鍋爐水位控制（可測不可控參數(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施控制。干擾直接進入主環(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)工藝過程而確定為前饋變量.101應(yīng)用例2：鍋爐水位控制（可測不可控參數(shù)）應(yīng)用前饋控制理由：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：進入加熱爐的原油流量波動較大，且直接對出口原油溫度產(chǎn)生較大影響。施加前饋控制之前，對原油流量干擾的控制相當于單回路反饋控制，控制的及時性和力度較弱。.102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：分析舉例：圖示加熱爐的（a）、（b）兩種控制方案。要求：

1）說明二控制方案屬何種控制？分別畫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。.103分析舉例：圖示加熱爐的（a）、（b）兩種控制方案。要求：.21）控制方案：a)串級控制，b)前饋-反饋控制2）方框圖（略）3）主要干擾：a）燃料流量波動，b）原料流量波動.1041）控制方案：.264）特點：串級控制方案，引入燃料流量作為副變量，能迅速克服燃料的流量波動對主變量的影響；對于原料引入的干擾控制不及時。前饋控制方案，引入原料流量作為前饋量，對原料波動能及時通過調(diào)節(jié)燃料供給量給予補償；系統(tǒng)綜合了前饋控制及時克服主要干擾和反饋控制能克服多種干擾的優(yōu)點。但是，對于原料流量波動以外的干擾，控制系統(tǒng)呈現(xiàn)單回路控制特性。.1054）特點：.27.106.28作業(yè)：如圖反應(yīng)器控制系統(tǒng)，通過實際測試，已知由于反應(yīng)物料溫度和冷卻水溫度波動較大，圖示系統(tǒng)無法滿足控制要求，①請修改控制方案使之滿足控制要求，畫出控制系統(tǒng)流程圖，說明控制系統(tǒng)名稱；②結(jié)合反應(yīng)器的控制過程說明你所設(shè)計控制系統(tǒng)的操作特點。.107作業(yè)：.29某前饋—串級系統(tǒng)如圖所示，經(jīng)實驗測定各環(huán)節(jié)特性如下：計算前饋控制器的數(shù)學模型。.108某前饋—串級系統(tǒng)如圖所示，經(jīng)實驗測定各環(huán)節(jié)特性如下：計算前饋4.2比值控制系統(tǒng)4.2.1概述1）比值控制：實現(xiàn)兩個或兩個以上的流量參數(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：物理過程物料流量控制化學過程物料流量控制.1094.2比值控制系統(tǒng)4.2.1概述物理過程物料流量控制比值控制原理圖3）基本屬性屬于開環(huán)（前饋）控制存在一個主動物流（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。至少一個從動物流（副物流，Q2），副物流按規(guī)定的比例關(guān)系隨主物流變動而變動副物流屬于隨動控制k.110比值控制原理圖3）基本屬性k.324）比值關(guān)系描述Q2∶從動（副）物流Q1∶主動（主）物流k：工藝要求的二物流比例（非儀表參數(shù)）k設(shè)計任務(wù)：選擇控制方案、儀表類型及參數(shù)實現(xiàn)比值控制。.1114）比值關(guān)系描述Q2∶從動（副）物流k設(shè)計任務(wù)：選擇控制方案4.2.2比值控制系統(tǒng)構(gòu)成類型

開環(huán)比值控制單閉環(huán)比值控制雙閉環(huán)比值控制串級比值控制定比值控制變比值控制分類1：分類2：.1124.2.2比值控制系統(tǒng)構(gòu)成類型開環(huán)比值控制.341）開環(huán)比值控制系統(tǒng)特點：結(jié)構(gòu)簡單，占用設(shè)備及耗資較少;對由副物流引入的干擾無克服能力,比值關(guān)系不能保證;主物流的干擾將引起總流量波動,不能保證總流量穩(wěn)定;應(yīng)用場合：副流量工作平穩(wěn)，控制質(zhì)量要求不高的場合。開環(huán)比值控制方框圖原理圖.1131）開環(huán)比值控制系統(tǒng)特點：開環(huán)比值控制方框圖原理圖.35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：H2O.114例：NaOH稀釋工藝比值控制工藝要求：.36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制。原理圖：.115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：原理圖：.37單閉環(huán)比值控制特點：應(yīng)用最廣泛的比值控制系統(tǒng)對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)屬于隨動控制對來自主物流的干擾無克服能力，不能保證總流量穩(wěn)定方案簡單，易于實施。要注意與串級控制的區(qū)別以及與前饋-反饋控制的區(qū)別.116單閉環(huán)比值控制特點：應(yīng)用最廣泛的比值控制系統(tǒng).38例：NaOH稀釋工藝比值控制方框圖.117例：NaOH稀釋工藝比值控制方框圖.393)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)構(gòu)成：主物流流路增加一個閉環(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.1183)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)構(gòu)成：雙閉環(huán)比值控制方框圖原理圖.雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)構(gòu)成特點：主、副物流各有一個閉環(huán)控制回路保證其流體穩(wěn)定流動主物流測變信號經(jīng)比值計算后作為副物流控制器的給定值比值部分屬于開環(huán).119雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)構(gòu)成特點：主、副物流各有一個閉環(huán)控制回路保雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)操作特點①克服了主物流干擾影響，保證了總流量穩(wěn)定。②有利于對物流量實施平穩(wěn)的提、降操作。（緩慢調(diào)節(jié)主控制器給定值）③投資高，維護量大，動態(tài)比值要求不高時可考慮應(yīng)用兩個單閉環(huán)控制回路代替雙閉環(huán)比值控制。

注意：此時總流量調(diào)整操作應(yīng)同時對兩個控制器進行操作④應(yīng)注意防止雙閉環(huán)產(chǎn)生共振.120雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)操作特點①克服了主物流干擾影響，保證了雙閉環(huán)比值控制例.121雙閉環(huán)比值控制例.434）變比值控制系統(tǒng)

按照工藝指標，根據(jù)第三個參數(shù)的需要自動修正二物流比值系數(shù)的比值控制系統(tǒng)變比值控制系統(tǒng)方框圖原理圖.1224）變比值控制系統(tǒng)按照工藝指標，根據(jù)第三個參數(shù)變比值控制特點是以某參數(shù)為主變量，以二流量比值為副參數(shù)的串級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)波動場合，比值部分特性同隨動控制。.123變比值控制特點是以某參數(shù)為主變量，以二流量比值為副參數(shù)的串級變比值控制應(yīng)用例主控制器：溫度控制器(TC)主控輸出信號二物流比值關(guān)系給定信號副控制器流量控制器(FC)副控輸入信號二物流實際流量比值關(guān)系信號.124變比值控制應(yīng)用例主控制器：溫度控制器(5）串級與比值組合控制系統(tǒng)特點：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)第三個參數(shù)的變化而變化，比值控制部分屬隨動控制動態(tài)過程有控制滯后，能產(chǎn)生比例關(guān)系波動。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。.1255）串級與比值組合控制系統(tǒng)特點：原理圖控制目的：.47方框圖.126方框圖.48

修改方案特點：第三方參數(shù)直接送給兩個閉環(huán)調(diào)節(jié)器，可以減小原方案的動態(tài)滯后，但是不能保證Q2對Q1的靜態(tài)比值。.127修改方案特點：.49注意串級比值組合控制與變比值控制結(jié)合的區(qū)別串級比值控制變比值控制.128注意串級比值組合控制與變比值控制結(jié)合的區(qū)別串級比值控制變比值4.2.3比值控制系統(tǒng)的實施主要內(nèi)容：

1）比值系數(shù)計算

2）比值控制實現(xiàn)方法.1294.2.3比值控制系統(tǒng)的實施主要內(nèi)容：.511）比值系數(shù)計算關(guān)鍵問題：確定比值計算器的比值系數(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的標準信號值）設(shè)定：流量由0上升到最大值Qmax，對應(yīng)變送器輸出信號由相應(yīng)的標準信號最小值變到最大值。.1301）比值系數(shù)計算關(guān)鍵問題：.52信號關(guān)系式根據(jù)原理圖：比值計算單元：

IK=KI1穩(wěn)態(tài)時存在關(guān)系：

IK=I2則有比值系數(shù)表達式：注意:符號Ii代表信號變化值.131信號關(guān)系式根據(jù)原理圖：.53DDZ-Ⅲ型儀表比值系數(shù)計算(標準信號：4~20mA)線性測量關(guān)系：I∽Q(轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計，應(yīng)用開方器的差壓流量計)則根據(jù)比值系數(shù)K表達式有：(注意:符號I代表信號變化值)流量與信號關(guān)系式：比值系數(shù)表達式：.132DDZ-Ⅲ型儀表比值系數(shù)計算(標準信號：4~20mA)線性DDZ-Ⅲ型儀表比值系數(shù)計算非線性測量關(guān)系:I∽△p(差壓流量計（無開方器）).133DDZ-Ⅲ型儀表比值系數(shù)計算非線性測量關(guān)系:I∽△p其他標準儀表比值系數(shù)計算DDZ-Ⅱ型電動單元組合儀表標準信號：0~10mA線性測量：非線性測量.134其他標準儀表比值系數(shù)計算DDZ-Ⅱ型電動單元組合儀表.56QDZ型氣動單元組合儀表標準信號：20~100kPa線性測量非線性測量.135QDZ型氣動單元組合儀表.57比值系數(shù)計算說明流量比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)，與負荷及儀表種類無關(guān)。

檢測方法的線性或非線性關(guān)系直接影響比值系數(shù)的計算.136比值系數(shù)計算說明流量比k與比值系數(shù)K不是同一概念，應(yīng)注意區(qū)分2）比值控制實現(xiàn)方法比值系數(shù)：主要實現(xiàn)方法：利用比值器方法利用乘法器方法利用除法器方法.1372）比值控制實現(xiàn)方法比值系數(shù)：.59①利用比值器方案基本方案特點：簡單、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系數(shù)測定范圍?氣動0.25~4?DDZ-Ⅱ0.03~3?DDZ-Ⅲ0.3~4不能遠程調(diào)整比值系數(shù)，不能構(gòu)成變比值控制系統(tǒng)關(guān)鍵問題確定比值器設(shè)定數(shù)值.138①利用比值器方案基本方案特點：關(guān)鍵問題.60例：氨氣與水的比值控制工藝條件主動物流：氨氣，2000m3/h從動物流：水，4m3/h氨氣流量表：3200m3/h水表：6.3m3/h請計算比值器比值設(shè)定系數(shù)Q1：氨氣Q2：水.139例：氨氣與水的比值控制工藝條件.61乘法器方案關(guān)鍵問題：確定乘法器的乘法因子I0DDZ-Ⅲ乘法器：乘法表達式：根據(jù)比值系數(shù)概念有：乘法因子（I0）表達式：原理圖：.140乘法器方案關(guān)鍵問題：確定乘法器的乘法因子I0根據(jù)比值系數(shù)概念

乘法器實現(xiàn)比值控制方框圖特點：a.比值系數(shù)由外部信號設(shè)定b.比值系數(shù)可以遠距離操作，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：標準信號。

K表達式：d.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，保養(yǎng)工作量大。.141乘法器實現(xiàn)比值控制方框圖特點：.63除法器方案a.原理圖b.要點：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Isc.除法器輸出(DDZ-Ⅲ型儀表)d.控制器給定信號（穩(wěn)態(tài)時控制器偏差（e）為零）：理想值(比值系數(shù)定義).142除法器方案a.原理圖b.要點：d.控制器給定信號（穩(wěn)態(tài)e.除法器實現(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)隨負荷變化較大，直接影響控制質(zhì)量。.143e.除法器實現(xiàn)比值控制方框圖注意：.65f.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)隨負荷減小而增大，即，Q2較小時系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。處理方法：選用具有相反特性的對數(shù)調(diào)節(jié)閥門采用非線性補償方法利用串級控制系統(tǒng)的克服非線性能力比值系數(shù)算式：對負荷Q2求導影響：.144f.除法器非線性影響及處理方法結(jié)論：比值系數(shù)算式：對負荷Q除法器方案特點直觀，可直接讀出二物流的比值輸出信號可直接被用于指示及報警可方便地構(gòu)成變比值控制比值調(diào)節(jié)范圍不能跨越1，(k=0~1，或k=1~∞)二物流之比值系數(shù)K可以是除掉1之外的任意值，一般設(shè)定比值系數(shù)不要在“1”附近。處理方法：若K=1，或在1附近，可在浮流量測量回路中串聯(lián)一個比例系數(shù)為0.5的比值器除法器為非線性環(huán)節(jié)，且在閉環(huán)回路中，比值系數(shù)K將隨負荷變化

.145除法器方案特點直觀，可直接讀出二物流的比值.67比值控制的若干問題1）非線性測量的影響——開方器使用穩(wěn)態(tài)條件的比值系數(shù)動態(tài)條件的分析：設(shè)非線性測變，信號與流量關(guān)系如下結(jié)論：放大倍數(shù)正比于流量Q，負荷變化影響控制質(zhì)量。解決辦法：使用開方器，使測量信號與流量信號