过程控制 第四章 复杂过程控制系统-比值控制4

2020/7/6
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§4-4-2 比值控制系统的结构类型
6、应用实例
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§4-4-3 比值控制系统设计
一、主、从动量的选择 1、单闭环比值控制系统主、从动量的选择
（一个流量可控，另一个流量不可控） 不可控的流量作为主动量，可控的流量作为从动量。 2、双闭环比值控制系统主、从动量的选择（两个流量都可控） 可以掌握以下原则： ① 分析两种物料的供应情况，将有可能供应不足的物料流量作为主动量，供应充足 的物料流量作为从动量。
所以仪表比值K’为：
K I2 4 K Q1max
I1 4
Q2 max
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（1） （2） （3）
（4）
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§4-4-3 比值控制系统设计
对于气动单元组合仪表，当流量由零变至最大值Qmax时，仪表对应的输出信号为 0.02～0.1Mpa，则流量的任一中间值Q所对应的输出信号为：
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§4-4-3 比值控制系统设计
② 将对生产负荷起关键作用的物料流量作为主动量。 ③ 从安全角度出发，分析两种物料流量分别在失控情况下，看哪一种情况必须保持比 值一定，就将这种情况下的那种物料流量作为主动量较为合适。
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4、优缺点 优点：不但能实现从动量跟随主动量变化，而且能克服从动量本身干扰对比值的
影响等。 缺点：主动量不受控。
5、适用场合 在负荷变化不太大的场合得到广泛应用。
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§4-4-2 比值控制系统的结构类型
三、双闭环比值控制 1、特点：能克服单闭环主动量不受控的不足。 2、系统组成：如下图所示
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§4-4-2 比值控制系统的结构类型
四、变比值控制系统 1、方法的产生
• 在有些生产过程中，要求两种物料流量的比值随第三个变量的变化而变化。 •为了满足上述生产工艺要求，开发并应用变比值控制。 2、系统结构：如下图所示 3、变比值控制的含义
变比值控制系统是一个以第三个变量为主变量(质量指标)、以两个流量比为副变 量的串级控制系统。
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§4-4-1 比值控制原理
二、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。 三、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: K=Q2/ Q1
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二、单闭环比值控制 1、特点: 能克服开环比值方案的不足。 2、系统组成：如下图所示
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§4-4-2 比值控制系统的结构类型
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§4-4-2 比值控制系统的结构类型
3、工作过程 • 稳定状态下…… • 主动量变化时…… • 从动量由于干扰而变化时……
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§4-4-3 比值控制系统设计
I Q 16 4 (mA) Qm a x
则： 根据式（2）
Q (I 4) Qmax 16
K Q2 (I2 4) Q2 max 16 I2 4 Q2 max Q1 (I1 4) Q1max 16 I1 4 Q1max
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§4-4-2 比值控制系统的结构类型
一、开环比值控制 1、系统组成：如下图所示
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§4-4-2 比值控制系统的结构类型
2、特点 • 简单、成本低； • 只有当Q1变化时才起控制作用； • Q2变化时，Q1不会响应，比例关系被破坏。
3、适用场合 从动量没有干扰的情况。
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Baidu Nhomakorabea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。 • 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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第四章 复杂过程控制系统
§4-4 比值控制 §4-4-1 比值控制原理 §4-4-2 比值控制系统的结构类型 §4-4-3 比值控制系统设计 §4-4-4 比值控制系统整定 §4-4-5 应用举例
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§4-4-1 比值控制原理
一、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，
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§4-4-2 比值控制系统的结构类型
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§4-4-2 比值控制系统的结构类型
4、工作过程 •系统稳定时…… •当Q1、Q2出现扰动时…… •当出现其他扰动(如温度、压力、成分等变化)时……
5、特点 比值只是一种手段，不是最终目的，而第三变量y(t)往往是产品质量指标。
p Q 0.08 0.02 Qm a x
所以仪表比值K’为：
K K Q1max Q2 max
( Mpa )
（5） （6）
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§4-4-3 比值控制系统设计
二、比值系数的换算 要实现流量比值控制，首先就必须将工艺上的流量比值K换算成仪表上的信号比值
K’。换算方法随流量与测量信号间是否成线性关系而不同。 1、流量与测量信号成线性关系
流量检测信号经过开方器后与流量信号成线性关系。 对DDZ－Ⅲ型仪表，当流量由零变至最大值Qmax时，仪表对应的输出信号为4～20mA （DC），则流量的任一中间值Q所对应的输出电流为：
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§4-4-2 比值控制系统的结构类型
3、优点 ※ 对主动量实行定值控制，克服了干扰对主、从动量的影响。 ※ 升降负荷比较方便。
4、适用场合 常用在主动量干扰频繁或工艺上不允许负荷有较大的波动，或工艺上经常需要
升降负荷的场合。 5、使用中的注意事项
† 防止从动量回路产生“共振”。 † 主、从控制器都不宜采用微分作用。