均匀控制

在所允许的范围内波动。
前一设备的液位和后一设备的进料量之关系 1—液位变化曲线；2—流量变化曲线
20பைடு நூலகம்4-1-17
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2.2.2、均匀控制方案
单回路均匀控制系统
塔 甲
LC
串级均匀控制系统
塔 乙
塔 甲 h(t)
LC FC
塔 乙
qo(t)
讨论：两种方案有何不同？
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信号或参数。
所谓双冲量均匀控制系统，就是以两个测
量信号（液位和流量）之差（或和）作为
被控变量的系统。
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（3）双冲量均匀控制
例：精馏塔液位与出料量的双冲量均匀控制系统 。 假定该系统用气 动单元组合式仪表来 实施。 加法器∑的运算 规律为：
p 0 p H p Q ps C
甲、乙两塔间的供求关系出现了矛盾。 后塔的进料平缓变化是以前塔液位的 波动为代价的。这种能充分发挥贮罐缓 冲作用的控制系统，被称为均匀控制。 因此，均匀控制不是指控制系统的结构， 而是指控制目的而言。是为了使前后设 备（或容器）在物料供求上达到相互协 调，统筹兼顾
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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。
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溶液配制问题
30% NaoH QB
H2O QA
混 合 器
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 ？）。
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式2
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结 论：
①从式1可看出Kc越大，ωo自然振荡频率越高 ，Ti越大 ，ωo越低； ②从式2可看出Ti越大，ξ越大，越稳定（即 周期长，回复时间长，变化平稳）； Kc对于 ξ的变化不是单调的，在某一值Kc下，系统的 ξ值最小，振荡最强烈，在大于或小于这一数 值下，则系统ξ值都会增大，稳定性增加。上 式不易ξ看出如何随Kc而变化，用求极值法进 行分析。 从（2.2-18）式可看出 越大， 自然振荡频率越 高， 越大 ， 越低； 过程控制 青海大学
K p (1 K p K v K m K c ) (T p (1 K p K v K m K c )) s 1
K v K c K m K p (TP s 1) Q0 ( s ) Qi ( s ) 1 K v K c K m K p (T p s 1)
K p K m K v K c (1 K p K m K v K c ) (T p (1 K p K m K v K c )) s 1
AsL( s) Qi ( s) Qo ( s) Q0 f ( X v , p1 , p 2 , L)
Q0 Q0 Q0 Q0 Q0 X v (s) p1 ( s) p2 ( s ) L( s ) X v p1 p2 L
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调节器参数kC很容易整定
H K p (1 K c K v K m K p ),所以k 越大， 因为余差 ， C 余差ΔH越小；流出量Qo变化越大。同时时 间常数TP越小， Qo变化也越大。
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用比例积分实现
Gc ( s) K c (Ti s 1) Ti s
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由于流量控制器接受的是由加法器送 来的两个变量之差，并且又要使两变量之 差保持在固定值上，所以控制器应该选择 PI控制规律。 原理分析： 流量正常，液位受到干扰引起液位上升时； 液位正常，出料量受到干扰使 p Q 增大时；
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均匀控制仿真举例
假设流量回路调节迅速，对液 位对象而言其动态滞后可忽略； 并不考虑液位测量滞后。则广 义对象特性可表示成
LC FC
Qi(t) H(t) A
精 馏 塔
Qo(t)
A为塔底截面积
dH (t ) A Qi (t ) Qo (t ) dt
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均匀控制SimuLink仿真模型
分析均匀控制与液位控制的控制目标与控制 参数的不同
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2.3 比值控制系统
一、概述
1、方法的产生 在现代工业生产过程中，要求两种或多种物料流 量成一定比例关系；一旦比例失调，会影响生产的正 常进行，影响产品质量，浪费动力，造成环境污染， 甚至产生生产事故。如： 燃烧过程中，往往要求燃料量与空气量需按一定 比例混合后送入炉膛。 制药生产中要求药物和注入剂按比例混合。
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二、定比值控制方案
开环比值控制
从物料量 Q2 与主物料 量Q1的比值关系为
K
K Q2 Q1
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开环比值控制
特点
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从物料量 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。 适用场合 副流量没有干扰的情况。
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②
Q0 ( S ) QI ( S )
的静态增益始终比1小，并且输入频率越 高，输出变化越小（缓冲的好），具有低 频通过，高频滤掉。 由于输出变化小（在流速恒定下）通过流 出管道的最大流量减小，因此下一部分的 管道与阀门的尺寸都可以缩小。对操作工 人，输出参数变化缓慢，心理上有好处。
假设流量回路调节迅速， 对液位对象而言其动态滞 后可忽略；并不考虑液位 测量滞后。则广义对象特 性可表示成
A dH (t ) Qi (t ) Qo (t ) dt
A为塔底截面积
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2.2.3、均匀控制系统的分析
dL A Qi Qo dt
QI ( s) QO ( s) L( s ) As
Q0 ( s ) ( s) As Qi ( s) 1 ( s) As
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2.2.3、均匀控制系统的分析
=
纯比例调节时
=
1 (T p s 1) H ( s) Qi ( s ) 1 ( K c K v K m K p (T p s 1))
6~8% NaoH
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流量比值控制问题
QB 后续 QA 装置
物料 B
物料 A
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。
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造纸过程中为保证纸浆浓度，要求 自动控制纸浆量和水量比例。 水泥配料系统……
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双冲量均匀控制系统的原理方框图
双冲量均匀控制系统与串级均匀控制系统相比， 用一个加法器取代了其中的主控制器，结构上相当 于一个以两个信号之差为被控变量的单回路系统， 故而参数整定可按简单均匀控制考虑。
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均匀控制系统的特点
一个控制器使两个被控变量都得到控制，但
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2、比值控制的含义
凡是两个或多个变量自动维持一定比值关系的 过程控制系统，统称为比值控制系统。
3、变量及关系
主动量---起主导作用而又不可控的物料流量； 从动量---跟随主动量而变化的物料流量；
比例系数:
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K=Q1/ Q2
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对于串级均匀控制系统的副调节器，应选择PI 规律，按单回路工程整定法确定其PI参数。

对于主调节器，一般应选择纯比例规律，即积 分时间足够大。通过调整增益Kc以使出料尽可 能地平缓，而同时确保液位不超出允许范围。 有时为减少液位的调节余差，可引入少量的积 分作用。
当液位测量噪声较大时，为避免出料流量的同 频率波动，可对液位测量信号进行低通滤波。
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2.2.3、均匀控制系统的分析
Q0 Q0 ( s) K m G m ( s) K c Gc ( s) K v Gv ( s) L X v
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2.2.3、均匀控制系统的分析
1 As L( s ) Qi ( s) 1 ( s) As
两个被控变量的控制过程应该是缓慢的，这 与定值控制希望控制过程要短的要求不同。 均匀控制通常要求在最大干扰下，液位在贮 罐的上下限内波动，而流量应在一定范围内 平缓渐变。 均匀控制指的是控制功能，而不是控制方案 ；其实现是通过控制器参数的合理整定。
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2.2.3、均匀控制系统的分析
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K A K p Kv Kc
s (( K A 1) Ti ) s ( K A T p Ti ) 0