前馈控制比值

前馈控制比值第1页，共100页，2023年，2月20日，星期一问题1、如果加热蒸汽压力波动导致单回路控制效果不理想，怎么办？2、如果工艺介质流量波动导致控制效果不理想，怎么办？第2页，共100页，2023年，2月20日，星期一换热器的反馈控制假设主要干扰为RF，T1第3页，共100页，2023年，2月20日，星期一单回路控制的仿真第4页，共100页，2023年，2月20日，星期一换热器的前馈控制方案第5页，共100页，2023年，2月20日，星期一前馈控制的思想D1，……，Dn为可测扰动；u，y分别为被控对象的操作变量与受控变量。前馈思想：在扰动还未影响输出以前，直接改变操作变量，以使输出不受或少受外部扰动的影响。前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效不变性：干扰不为0时，被控变量的变化始终为0第6页，共100页，2023年，2月20日，星期一不变性1绝对不变性：在扰动作用下，被控变量在整个过渡过程始终保持不变，即控制过程的动态和静态偏差均为0。2误差不变性：在扰动作用下，被控变量的波动小于一很小的值。工程上有现实意义。3稳态不变性：在扰动作用下，稳态时被控变量的偏差为0。如静态前馈。与误差不变性相结合，既能消除静态偏差，又能满足工艺上对动态偏差的要求。4选择不变性：对若干个干扰选择其中几个主要干扰实现不变性补偿。第7页，共100页，2023年，2月20日，星期一绝对不变性：在扰动作用下，被控变量在整个过渡过程始终保持不变，即控制过程的动态和静态偏差均为0NΔN

yy2(t)y1(t)tt不变性第8页，共100页，2023年，2月20日，星期一误差不变性（ε不变性）：在扰动作用下，被控变量的波动小于一很小的值。工程上有现实意义。不变性y1(t)y2(t)系统输出y(t)ε第9页，共100页，2023年，2月20日，星期一稳态不变性：在扰动作用下，稳态时被控变量的偏差为0。如静态前馈。与误差不变性相结合，既能消除静态偏差，又能满足工艺上对动态偏差的要求。不变性y1(t)y2(t)系统输出y(t)第10页，共100页，2023年，2月20日，星期一线性前馈控制方块图控制目标：开环

满足输出绝对不变性的前馈控制器是由系统对象的扰动通道特性和控制通道特性决定。当对象通道特性比较复杂时,前馈控制器复杂,难以实现。所以满足绝对不变性的前馈控制器实现条件比较复杂。满足稳态不变性前馈控制器实现结构简单,且稳态误差为0。静态前馈控制第11页，共100页，2023年，2月20日，星期一前馈控制1.前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效前馈控制系统的补偿过程前馈控制是根据干扰的变化产生控制作用的。

反馈控制与前馈控制的检测信号与控制信号有不同的特点：第12页，共100页，2023年，2月20日，星期一前馈控制

反馈控制的依据是被控变量与给定值的偏差，检测的信号是被控变量，控制作用发生时间是在偏差出现以后。前馈控制的依据是干扰的变化，检测的信号是干扰量的大小，控制作用的发生时间是在干扰作用的瞬间而不需等到偏差出现之后。第13页，共100页，2023年，2月20日，星期一前馈控制2.前馈控制是属于“开环”控制系统反馈控制系统是一个闭环控制系统，而前馈控制是一个“开环”控制系统。

反馈控制由于是闭环系统，控制结果能够通过反馈获得检验，而前馈控制其控制效果并不通过反馈来加以检验。要想综合一个合适的前馈控制作用，必须对被控对象的特性作深入的研究和彻底的了解。第14页，共100页，2023年，2月20日，星期一前馈控制3.前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用”控制器

一般的反馈控制系统均采用通用类型的PID控制器，而前馈控制要采用专用前馈控制器。前馈控制器的控制规律取决于干扰通道的特性与控制通道的特性。对于不同的对象特性，就应该设计具有不同控制规律的控制器。4.一种前馈作用只能克服一种干扰反馈控制只用一个控制回路就可克服多个干扰。

第15页，共100页，2023年，2月20日，星期一根据框图，有：则根据绝对不变性原理：Wff(S)Wf(S)Wo(S)++Y1(s)Y2(s)N(s)Y(s)第16页，共100页，2023年，2月20日，星期一满足输出绝对不变性前馈控制器：满足输出绝对不变性的前馈控制器是由系统对象的扰动通道特性和控制通道特性决定。第17页，共100页，2023年，2月20日，星期一

前馈控制器有两种形式：静态、动态1、静态前馈控制器满足稳态不变性，取t->∞(即s->0)的值。即只取其通道增益。有：静态前馈控制器是一个比例环节。扰动N

扰动输出调节输出系统输出t->∞第18页，共100页，2023年，2月20日，星期一

Wff(s)

Wo(s)

Wf(s)N扰动N

动态前馈要补偿的面积动态过程产生的偏差扰动输出前馈补偿系统输出2、动态前馈控制器动态前馈Wff(s)满足绝对不变性：静态前馈控制第19页，共100页，2023年，2月20日，星期一常见扰动通道和控制通道特性为带纯滞后一阶惯性环节。第20页，共100页，2023年，2月20日，星期一动态前馈控制的可实现性可实现条件：（1）QFF(s)阶次≤PFF(s)阶次； （2）不满足条件时怎么办？动态前馈为纯迟延,可实现；第21页，共100页，2023年，2月20日，星期一可实现条件：（1）QFF(s)阶次≤PFF(s)阶次； （2）动态前馈控制的可实现性若条件（2）不满足，若条件（1）不满足，可令TDM=0。而一般GYD(s)与GYC(s)均用一阶+纯滞后近似。因而，工业系统中常用的动态前馈控制器为由此可得：在选择控制通道时应选择纯迟延短的通道。动态前馈为纯提前（Q、P抵消时）,不可实现。可人为令第22页，共100页，2023年，2月20日，星期一举例：换热器的前馈控制稳态工作点：T1=20℃，RF=10T/hr，RV=2T/hr，Kv=800，T2=180℃。假设：T2温度测量变送的量程为100-300℃，RV和RF的量程分别为0~5T/hr和0~25T/hr。第23页，共100页，2023年，2月20日，星期一换热器的线性前馈控制第24页，共100页，2023年，2月20日，星期一换热器的线性前馈控制（续）采用阶跃响应方法测试各个环节的传递函数模型：第25页，共100页，2023年，2月20日，星期一线性前馈控制的仿真有余差第26页，共100页，2023年，2月20日，星期一非线性稳态前馈控制稳态平衡关系：蒸汽汽化潜热物料比热容静态前馈控制P68热交换器是应用前馈控制较多的场合，换热器有滞后大、时间常数大、反应慢的特性，前馈控制就是针对这种对象特性设计的，故能很好发挥作用。第27页，共100页，2023年，2月20日，星期一非线性系统的动态前馈补偿对于线性系统，动态前馈控制器可表示成静态与动态两部分：对于非线性系统，上式中静态前馈部分可由对象的非线性静态模型计算得到，而动态部分同样可按线性对象处理。对于线性系统，动态补偿算法为gYD(s)、gYC(s)分别表示通道特性的动态部分，其稳态增益均为1动态前馈补偿的一般形式为第28页，共100页，2023年，2月20日，星期一非线性动态前馈控制器动态前馈控制器P69（g1(s)、g2(s)、g3(s)分别表示RVsp、T1、RF对系统输出T2的通道特性的动态部分。）可在静态前馈控制的基础上，加上延迟环节或微分环节，以达到干扰作用的近似补偿。第29页，共100页，2023年，2月20日，星期一前馈控制与反馈控制的比较

前馈控制

反馈控制扰动可测，但不要求被控量可测被控量直接可测超前调节，可实现系统输出的不变性（但存在可实现问题）按偏差控制，存在偏差才能调节（滞后调节）开环调节，无稳定性问题闭环调节，存在稳定性问题系统仅能感受有限个可测扰动系统可感受所有影响输出的扰动对于干扰与控制通道的动态模型，要求已知而且准确对通道模型要求弱，大多数情况无需对象模型对时变与非线性对象的适应性弱对时变与非线性对象的适应性与鲁棒性强专用控制器通用PID第30页，共100页，2023年，2月20日，星期一前馈加反馈控制第31页，共100页，2023年，2月20日，星期一反馈控制的优点：任何扰动对系统的影响均可消除；系统准确性高。反馈控制的缺点：有偏差才控制;不能事先规定调节器的输出。将前馈、反馈控制结合可优势互补，扬长避短第32页，共100页，2023年，2月20日，星期一前馈、反馈控制分别在系统中作用：前馈控制克服反馈控制不易克服的主要干扰，而对其它干扰则进行反馈控制。前馈-反馈控制方框图Wff(S)Wf(S)Wo(S)+-Y1

SpNY+Y2TC(S)Wff对象

Mff

ΣFSTCSpNY第33页，共100页，2023年，2月20日，星期一干扰N对被控变量Y的闭环传递函数为：Wff(S)Wf(S)Wo(S)+-Y1

SpNY+Y2TC(S)第34页，共100页，2023年，2月20日，星期一应用绝对不变性条件：可推导出前馈控制器的传递函数：可见:前馈-反馈控制(FFC-FBC)系统实现完全补偿的条件与前馈控制(FFC)相同。第35页，共100页，2023年，2月20日，星期一前馈—反馈控制系统优点：

（1）由于增加了反馈回路，只需对主要的干扰进行前馈补偿，其它干扰可由反馈控制予以校正，大大简化了原有前馈控制系统；

（2）反馈回路的存在，降低了前馈控制模型的精度要求；（3）负荷变化时，模型特性也要变化，可由反馈控制加以补偿，因此系统具有一定自适应能力。

第36页，共100页，2023年，2月20日，星期一前馈反馈控制方案(换热器)第37页，共100页，2023年，2月20日，星期一前馈＋反馈控制的仿真第38页，共100页，2023年，2月20日，星期一SpWffNMffY1

Y2

Σ

TCFCFS前馈-串级控制方框图Wff(S)Wf(S)Wo1(S)+-SpNYTC(S)+Wo2(S)FC(S)-前馈-串级复合控制系统利用串级控制副回路的特性，降低对执行器要求：第39页，共100页，2023年，2月20日，星期一同样，可根据不变性条件推导Wff的传递函数式中，W’o2为副回路等效对象的传递函数：Wff(S)Wf(S)Wo1(S)+-SpNYTC(S)+Wo2(S)FC(S)-第40页，共100页，2023年，2月20日，星期一

串级控制系统中副回路是一个很好的随动系统，可把副回路近似处理为：应用不变性条件：可推导出前馈控制器的传递函数：

可见，无论哪种形式的前馈控制系统，其前馈控制器的传递函数均可表示为对象的干扰通道与控制通道的特性之比，并前面加以“负”号。第41页，共100页，2023年，2月20日，星期一前馈控制系统的应用原则

前馈控制系统的应用原则：（1）对象的滞后或纯滞后（控制通道）较大，反馈控制难以满足工艺要求，可以采用前馈控制把主要干扰引入前馈控制，构成前馈-反馈控制系统。（2）系统中存在着可测、不可控、变化频繁、幅值大且对被控变量影响显著的干扰，可采用前馈控制大大提高控制品质。

（3）在决定选用前馈控制方案后，当静态前馈能满足工艺要求时，不必选用动态前馈。第42页，共100页，2023年，2月20日，星期一前馈控制系统的参数整定1)Kff的整定（静态）2)T1、T2的整定一般对象的纯迟延并不明显，因此动态前馈常采用:第43页，共100页，2023年，2月20日，星期一1）Kff的整定重要性：如果Kff过小，补偿不足。如果Kff过大，则相当对反馈控制回路施加了干扰，将会输出错误的静态前馈输出。Kff的整定方法：

（1）开环整定方法：开环整定是在反馈回路断开，使系统处于单纯静态前馈状态下，施加干扰，Kff

由小逐步增大，直到被控变量回到给定值，此时Kff

为最佳值。

Wff(S)Wf(S)Wo(S)+-NTC(S)+K第44页，共100页，2023年，2月20日，星期一（2）闭环整定方法：Wff(S)Wf(S)Wo(S)+-NTC(S)+K在FFC-FBC运行下整定方法：开关K打开，在只有反馈时，整定反馈控制器的参数；

第45页，共100页，2023年，2月20日，星期一开关K闭合，使系统处于前馈—反馈状态，施加同样的干扰作用，由小而大逐渐改变Kff值。系统输出为以下几种情况:Kff=0无前馈Kff适当补偿合适Kff太小欠补偿Kff过大过补偿欠补偿,增大Kff,施加同样干扰,看输出过补偿,减小Kff,施加同样干扰,看输出第46页，共100页，2023年，2月20日，星期一2）T1、T2的整定

看过渡过程曲线，调参数的经验法：1.欠补偿曲线：第一个峰值没有大的减小。当T1过小或T2过大时，如图(a)。2.过补偿曲线：出现反向的过调输出。当T1过大或T2过小时，如图(b)。3.补偿合适曲线：第一个峰值明显减小，也未出现反向过调输出当T1、T2分别接近或等于对象控制通道和干扰通道时间常数时，如图(c)。yt(a)欠补偿ty(b)过补偿yt(c)补偿合适动态前馈补偿器T1和T2的整定第47页，共100页，2023年，2月20日，星期一

特别说明：

由于过补偿往往是前馈控制系统危险之源，它会破坏控制过程，甚至达到不能允许的地步。相反，欠补偿却是寻求合理的前馈动态参数的途径。因此动态参数的整定应从欠补偿开始，逐渐强化前馈作用，即增大T1

或减小T2，直至出现过补偿的趋势，再略减前馈作用，便可获满意的控制过程。

欠补偿曲线：增强前馈补偿作用，T1↑或T2↓。

过补偿曲线：减小前馈补偿作用，T1↓或T2↑。直到出现补偿合适曲线。第48页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值控制内容比值控制问题的由来；常用的比值控制方案与系统结构；流量比值与比值器参数的关系；变比值控制。第49页，共100页，2023年，2月20日，星期一溶液配制问题问题：假设NaoH用量QB和稀释水量QA可测并且QA可调。如果QB变化，如何调整以使稀释液NaoH的浓度为6~8%左右？解决方案：（1）出口浓度控制；（2）入口流量的比值控制（流量比值？）。第50页，共100页，2023年，2月20日，星期一流量比值控制问题要求：QA

/QB

=KAB（比值系数）而QB为主动流量，QA为可控量，要求设计一控制系统通过调节QA以实现上述比值控制目标。主物料、主动量（Q1

、主流量）从物料、从动量（Q2、副流量）需要保持比值关系的两种物料中，处于主导地位物料控制量，称之为主动量。按主物量进行配比变化的物料，在控制过程中随主物料而变化，称之为从动量。第51页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值控制系统的类型1)开环比值控制系统2)单闭环比值控制系统3)双闭环比值控制系统4)其它类型的比值控制系统第52页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值控制系统比值控制系统的类型1.开环比值控制系统

开环比值控制

开环比值控制方块图KF1F2比值比值器K对象控制阀变送器F1干扰随着F1的变化，F2将跟着变化，满足F2=K×F1的要求。F2第53页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值控制系统

结构简单，只需一台纯比例控制器，其比例度可以根据比值要求来设定。主、副流量均开环；这种比值控制方案对副流量Q2本身无抗干扰能力。所以这种系统只能适用于副流量较平稳且比值要求不高的场合。

开环比值控制系统第54页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值控制系统2.单闭环比值控制系统

单闭环比值控制系统是为了克服开环比值控制方案的不足，在开环比值控制系统的基础上，通过增加一个副流量的闭环控制系统而组成的。

单闭环比值控制单闭环比值控制系统方块图FCF1F2K单闭环比值控制系统即实现从动量跟随主动量变化而变化，又可克服从动量本身干扰对比值的影响。第55页，共100页，2023年，2月20日，星期一

工作原理：

①

主流量Q1变化Q2跟随Q1而变化比值K恒定（K=Q2/Q1）

②副流量Q2变化自身闭合回路进行调整维持Q2恒定

单闭环比值控制第56页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值控制系统

它能实现副流量随主流量的变化而变化，还可以克服副流量本身干扰对比值的影响。结构简单，实施方便，尤其适用于主物料在工艺上不允许进行控制的场合。虽然能保持两物料量比值一定，但由于主流量是不受控制的，当主流量变化时，总的物料量就会跟着变化。单闭环比值控制系统第57页，共100页，2023年，2月20日，星期一举例：丁烯洗涤塔进料与洗涤水比值控制从动量：洗涤水；主动量：含乙腈的丁烯馏分；实现洗涤水与含乙腈的丁烯馏分满足比值K。KFC洗涤塔丁烯含乙腈的洗涤水洗涤水含乙腈的丁烯馏分FCSpF1F2KF1F2Sp第58页，共100页，2023年，2月20日，星期一该系统存在的问题：1.由于主流量没有定值控制要求，所以物料总量不固定。对实际生产过程产量没有办法保证。2.主流量回路的干扰也会影响物料总量。第59页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值控制系统3.双闭环比值控制系统双闭环比值控制系统是为保证主动量稳定在给定值，使得总量稳定。它是在单闭环比值控制的基础上，增加了主流量控制回路而构成的。

双闭环比值控制双闭环比值控制系统方块图即实现从动量跟随主动量变化而变化，又克服干扰，保证输出总量稳定。SpF2KF1CF2CF1第60页，共100页，2023年，2月20日，星期一

工作原理：①具有两个闭合回路，可以克服各自的外界扰动，使主、副流量度比较平稳；

②两流量之间的比值通过比值器实现双闭环比值控制第61页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值控制系统

实现了比较精确的流量比值，也确保了两物料总量基本不变。提降负荷比较方便，只要缓慢地改变主流量控制器的给定值，就可以提降主流量，同时副流量也就自动跟踪提降，并保持两者比值不变。结构较复杂，使用的仪表较多，投资较大，系统调整较麻烦。主要适用于主流量干扰频繁、工艺上不允许负荷有较大波动或工艺上经常需要提降负荷的场合。双闭环比值控制系统第62页，共100页，2023年，2月20日，星期一

以上三种方案的共同点：都以保持两物料流量比值一定为目的，比值计算器的参数经计算设置好后不再变动，工艺要求的实际流量比值也固定不变。因此，统称为定比值控制系统。定比值控制系统

第63页，共100页，2023年，2月20日，星期一1）流量之间实现一定比例仅仅是保证产品质量的一种手段，而定比值控制的各种方案只考虑如何来实现这种比值关系，没有考虑成比例的两种物料混合或反应后最终质量是否符合工艺要求。因此，从最终质量看这种定比值方案，系统是开环的。2）由于工业生产过程的扰动因素很多，当系统中存在着除流量扰动以外的其它扰动（如温度、压力、成分以及反应器中催化剂老化等的扰动）时，原来设定的比值器参数就不能保证产品的最终质量，需重新设置。定比值控制的缺点第64页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值控制系统4.变比值控制系统要求两种物料的比值能灵活地随第三变量的需要加以调整，这样就出现一种变比值控制系统.含义：按照一定的工艺指标，自行修正比值系数的比值控制系统。即：主动量与从动量的比值按照第三参数的需要而变化。

注意：第三参数必须可连续的测量变送，否则系统将无法实施。第65页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值控制系统4.变比值控制系统变比值控制系统变换炉:使半水煤气在触媒的作用下与水蒸气发生反应，把半水煤气中的CO转化成合成氨所需要的H2和易于洗涤吸收的CO2.变换炉生产过程中，半水煤气与水蒸气的量需保持一定比值，但比值要随触煤层的温度变化而变化，才能在较大负荷变化下保持良好的控制质量.变比值控制系统方块图实际比值作为流量控制器的测量值,而其给定值来自TC.调节蒸汽量（实际调整了比值）使T恒定第66页，共100页，2023年，2月20日，星期一氨气+空气生产硝酸氧化炉温度对氨气/空气串级比值控制系统工作原理：

氨气+空气按照一定比值进入氧化炉，在铂触媒作用，840度温度下，放热反应产生硝酸和一氧化氮。

氨气浓度对温度又有影响，浓度每下降1%，温度下降64度。所以比值不是定值，要补偿温度的变化要求：T在一定范围保持恒定

影响T的主要因素：氨和空气的比值。÷

FCTC空气F1氨气F2混合氧化炉预热FTFT空气/氨气温度空气F1主控制器除法器氨气F2副控制器-控制阀主对象测量变送测量变送流量对象主测量变送氧化炉温度对氨气/空气串级比值控制系统方框图第67页，共100页，2023年，2月20日，星期一稳态时工作原理：主、副流量恒定，它们分别经测量变送器、开方运算器后，送除法器相除，除法器的输出表征了它们的比值，同时作为比值控制器的测量信号。这时表征最终质量指标的主参数y也恒定所以主控制器输出信号稳定，且和比值测量信号相等，比值控制器输出也稳定，控制阀开度一定，产品质量合格。变比值控制系统第68页，共100页，2023年，2月20日，星期一扰动下的工作原理：

①当系统中出现除流量扰动外的其它扰动，引起主参数变化时，通过主反馈回路使主控制器输出变化，修改两流量的比值，以保持主参数稳定。

②对于进入系统的主流量Q1扰动，由于比值控制回路的快速随动跟踪，使副流量按照Q2=KQ1关系变化，以保持主参数稳定，它起了静态前馈作用。变比值控制系统第69页，共100页，2023年，2月20日，星期一扰动下的工作原理：

③对于副流量本身的扰动，同样可以通过自身的控制回路克服，它相当于串级控制系统的副回路。

变比值控制系统第70页，共100页，2023年，2月20日，星期一变比值控制的实质：变比值控制系统实质上是一种静态前馈-串级控制系统。由于两流量比值是由表征最终质量的第三参数给出的，也有人把这种变比值控制系统称为第三参数给定的比值控制系统。变比值控制系统第71页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值系数的计算比值控制通过比值器比值实现。工艺上流量比值k(KAB)是两流体的重量或体积流量之比；比值器:输入、输出为统一的标准信号（电量），系统的实际被控参数要通过测量变送转变为电量。必须把工艺上的比值k(KAB)折算为仪表上的比值系数K，进行比值设定。仪表比值系数K与流量的比值k(KAB)是两个不同的概念，不能混淆。仪表比值系数K大小与比值k(KAB)和测量变送器的特性、量程有关。第72页，共100页，2023年，2月20日，星期一仪表比值系数K的计算:

存在两种情况：

1)当用与被测量是线性关系的仪表测量时

2)当用与被测量是非线性关系的仪表测量时

第73页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值器的设定

(线性对象)稳态条件:IA=I0假设流量测量变送环节为线性对象。对DDZIII型仪表,比值器的输入输出关系为令：DDZ-Ⅲ型仪表:流量范围：0→Qmax变送器输出：4-20mA实际流量Q对应的输出电流I第74页，共100页，2023年，2月20日，星期一稳态条件:比值器的设定1（线性对象）第75页，共100页，2023年，2月20日，星期一

用差压法测量流量，但未经开方器运算处理时，流量与差压信号成非线性关系。

例：DDZ-Ⅲ型仪表差压范围：0→Δpmax

变送器输出：4-20mA实际流量Q对应的输出电流Ⅰ

：流量与测量信号呈非线性关系第76页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值器的设定2

(非线性对象)假设流量测量变送环节为非线性对象。对DDZIII型仪表,比值器的输入输出关系为第77页，共100页，2023年，2月20日，星期一①流量与测量信号呈线性关系

②流量与测量信号呈非线性关系

K：比值系数（统一电信号）k：流量比值（重量或体积流量之比）比值控制系统的实施

第78页，共100页，2023年，2月20日，星期一①乘法器方案

原理：Q2=KQ1，将Q1的测量值乘以比值K，作为Q2流量控制器的设定值。图中

х（乘号）表示乘法器。它是单元组合仪表中的一个计算单元，能实现对两个信号相乘或对一个信号乘以一个常系数的运算。比值控制系统的实施

*第79页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值控制系统的实施

①乘法器方案

设计任务：按照工艺要求的流量比值k来正确设置图中仪表的比值系数K。

比值系数K的计算：差压变送器后经过开方器运算，按式计算K*第80页，共100页，2023年，2月20日，星期一①乘法器方案

优点：性能稳定，精度高，比值系数调整方便

缺点：可调范围不宽，K=0~1

即：用乘法器构成的比值控制系统，乘法器的比值系数总是小于或等于1比值控制系统的实施

第81页，共100页，2023年，2月20日，星期一②除法器方案

除法器也是单元组合仪表中的一个计算单元，由于它能实现两个信号相除的运算，所以可用它来构成比值控制系统

优点：直观（除法器的输出直接代表了两个流量信号的比值），使用方便，可调范围宽。比值控制系统的实施

第82页，共100页，2023年，2月20日，星期一②除法器方案缺点：

a.小负荷时系统不易稳定；

b.对象放大倍数随负荷而变化原因：比值计算包括在控制回路中，对象的放大倍数在不同负荷下变化较大，负荷小时，系统不易稳定。比值控制系统的实施

第83页，共100页，2023年，2月20日，星期一②除法器方案(缺点)

分析：对象：输入为Q2放大倍数：输出为K

比值控制系统的实施

对象Q2K第84页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值控制系统的实施

②除法器方案(缺点)

分析：当流量与测量信号呈线性关系时，

第85页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值控制系统的实施

②除法器方案(缺点)

由上式可知，负荷Q2越小，对象的放大倍数越大。如果控制器的比例度不放宽，系统的稳定性会变差。然而，如果用了很大的比例度，则在大负荷时，控制系统的响应又会变慢。由于除法器是一个非线性环节，当主、副流量有较大的变化时，整个系统的放大倍数也将发生变化，造成控制质量恶化，从而必须重新调整控制器参数，故在使用上受到一定限制。在比值控制器中，应尽量少用除法器，一般可用乘法器来替代。第86页，共100页，2023年，2月20日，星期一1）设计内容

主、从动量的确定；控制方案的选择；控制器控制规律的确定；比值系数K的选取范围比值控制系统的设计、投运与整定第87页，共100页，2023年，2月20日，星期一主、从动量的确定控制方案的选择生产过程中主要物料的流量为主动量，次要物料的流量为从动量。两物料中有一个物料的量为可测但不可控为主动量，可控的物料为从动量。如果两种物料中一种供应不成问题，而另一种物料可能供应不足，此时选供应不足的物料为主动量。根据各控制方案的特点及工艺的具体情况而确定。如负荷变化、扰动性质、控制要求等选择。比值控制系统的设计控制器控制规律的选择根据不同控制方案和控制要求而确定。一般单闭环比值控制，从动回路控制器选PI；双闭环比值控制，主、从动回路控制器都选PI；第88页，共100页，2023年，2月20日，星期一a、根椐工艺规定的要求比值k，计算实际组成的控制方案测量比值系数K。b、比值系数K不一定要精确设置，可在投运中逐渐校正，直至工艺认为合格为止。比值系数K的选取范围：一般，比值系数K的选取范围：采用相乘形式：K值既不能太小，也不能太大；采用相除形式：K值取0.5~0.8第89页，共100页，2023年，2月20日，星期一比值控制系统的投运比值系统投运方法与单回路控制系统投运方法相同

了解工艺，吃透控制系统的设