培训课件过程控制 第四章 复杂过程控制系统-比值控制4.ppt
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复杂过程控制系统--串级控制
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对于一个控制系统来说，当它在给定信号作用 下，其输出量能复现输入量的变化，即Y1(s)/X1(s) 越接近于1时，则系统的控制性能越好；当它在扰 动作用下，其控制作用能迅速克服扰动的影响，即 Y1(s)/F2(s)越接近于0时，则系统的控制性能越 好，系统的抗干扰能力就越强。 ❖ 图4-5串级控制系统抗干扰能力可用下式表示： Q C 2 ( s )= Y Y 1 1 ( ( s s ) ) / /X F 2 1 ( ( s s ) )= W C W 1 ( s * ) 0 W 2 ( 's 0 2 ) ( s )= W C 1 ( s ) W C 2 ( s ) W V ( s )
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二、串级控制系统的特点与分析
在结构上与电力传动自动控制系统中的双闭 环系统相同(比单回路系统多了一个副回路)，其 系统特点与分析方法亦基本相同。
主回路(外环)：定值控制系统 副回路(内环)：随动控制系统 与单回路系统相比，串级控制系统多用了一 个测量变送器与一个控制器(调节器)，增加的投 资并不多(对计算机控制系统来说，仅增加了一个 测量变送器)，但控制效果却有显著的提高，其原 因在于串级控制系统中增加了一个包含二次扰动 的副回路。
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单回路控制系统的抗干扰能力为
Y(s)/X(s) QD2(s)=Y(s)/F2(s)=W C(s)W V(s)
串级控制系统与单回路控制系统的抗扰动能力
之比:
QC2(s) =WC1(s)WC2(s)
QD2(s)
WC(s)
设串级与单回路系统均采用比例调节器，其比
例放大系数分别为KC1、KC2、KC，则上式变为
第四章 复杂过程控制系统
❖串级控制 ❖前馈控制 ❖大滞后补偿控制 ❖比值控制 ❖分程与选择性控制 ❖多变量解耦控制 ❖模糊控制 ❖预测控制
过程控制--复杂控制串级控制系统与均匀控制系统 ppt课件
出料 水温度变化 →釜壁温度变 化 → 反应釜温度变化
控制变量的影响：冷却剂调 节阀开度变化 → 冷却剂流 量变化 → 夹套内冷却剂温 度变化 → 釜壁温度变化 → 反应釜温度变化
ppt课件
17
解决方法
夹套冷却剂温度T2比反应釜温度T1能更快地感受 到来自干扰（冷却剂入口温度）以及来自控制的 影响。因而可设计夹套水温单回路控制系统TC2 以尽快地克服冷却剂方面的扰动。但TC2的设定 值应根据T1的控制要求作相应的变化（这一要求 可用反应温度调节器TC1来自动实现）。
Qi(t) 精 馏
H(t) 塔
A
假设液位测量范围为Hmax， 进出流量的测量范围均为
Qmax，则广义对象特性可
LC
表示成
副回路（有时称内环）具有快速调节作用， 它能有效地克服二次扰动的影响；
由于
D2' (s)
1
D2 (s) 1+ Gc2GvGp2Gm2
假设副回路的动态滞后较小，对于低频干扰，有
Gc2GvGp2Gm2 1
D2' D2
ppt课件
25
反应器温度的串级控制响应
ppt课件
26
串级控制系统的特点（2）
振”（系统稳定性
进料 越差）。
ppt课件
38
串级系统副调节器选型
副调节器常选择PI控制律
原因：副回路为随动系统，其设定值变化频繁，一 般不宜加微分作用；另外，副回路的主要目的是快 速克服内环中的各种扰动，为加大副回路的调节能 力，理想上不用加积分作用。但实际运行中，串级 系统有时会断开主回路，因而，通常需要加入积分 作用。但积分作用要求较弱以保证副回路较强的抗 干扰能力。
修改主手操器使副偏差为0，将副控制器切换到自动； 修改主控制器的设定值使主控制器的偏差为0，然后将
控制变量的影响：冷却剂调 节阀开度变化 → 冷却剂流 量变化 → 夹套内冷却剂温 度变化 → 釜壁温度变化 → 反应釜温度变化
ppt课件
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解决方法
夹套冷却剂温度T2比反应釜温度T1能更快地感受 到来自干扰（冷却剂入口温度）以及来自控制的 影响。因而可设计夹套水温单回路控制系统TC2 以尽快地克服冷却剂方面的扰动。但TC2的设定 值应根据T1的控制要求作相应的变化（这一要求 可用反应温度调节器TC1来自动实现）。
Qi(t) 精 馏
H(t) 塔
A
假设液位测量范围为Hmax， 进出流量的测量范围均为
Qmax，则广义对象特性可
LC
表示成
副回路（有时称内环）具有快速调节作用， 它能有效地克服二次扰动的影响；
由于
D2' (s)
1
D2 (s) 1+ Gc2GvGp2Gm2
假设副回路的动态滞后较小，对于低频干扰，有
Gc2GvGp2Gm2 1
D2' D2
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反应器温度的串级控制响应
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串级控制系统的特点（2）
振”（系统稳定性
进料 越差）。
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串级系统副调节器选型
副调节器常选择PI控制律
原因：副回路为随动系统，其设定值变化频繁，一 般不宜加微分作用；另外，副回路的主要目的是快 速克服内环中的各种扰动，为加大副回路的调节能 力，理想上不用加积分作用。但实际运行中，串级 系统有时会断开主回路，因而，通常需要加入积分 作用。但积分作用要求较弱以保证副回路较强的抗 干扰能力。
修改主手操器使副偏差为0，将副控制器切换到自动； 修改主控制器的设定值使主控制器的偏差为0，然后将
比值控制系统
一、基本概念：
比值控制系统（流量比值控制系统）：实现两个或两个以
上参数符合一定比例关系的控制系统。
主物料或主动量：在保持比例关系的两种物料中处于主导 地位的物料，称为主物料；表征主物料的参数，称为主动 量（主流量），用F1表示。 从物料或从动量：按照主物料进行配比，在控制过程中跟 随主物料变化而变化的物料，称为从物料；表征从物料特 性的参数，称为从动量（副流量），用F2表示。 有些场合，用不可控物料为主物料，用改变可控物料即从 物料来实现比值关系。 K= F2/ F1
2、单闭环比值控制
增加一个副流量闭环控制系统
2、单闭环比值控制
单闭环比值控制特点
不但能实现副流量跟随主流量的变化而变化，而且可以 克服副流量本身干扰对比值的影响，主副流量的比值较
为精确。
总物料量不固定，对于负荷变化幅度大，物料又直接去 化学反应器的场合是不适合的。 当主流量出现大幅度波动时，副流量给定值大幅度波动， 在调节的一段时间里，比值会偏离工艺要求的流量比， 不适用于要求严格动态比的场合。 适用于主物料在工艺上不允许进行控制的场合
原理：F1的测量值乘以某一系 数K’作为控制器FC的设定值， 可以用比值器，乘法器实现。
原理：两种流量的比值作为副流 量控制器的测量值，可以用除法 器实现。
用比值器组成的方案
比值器的作用是实现一 个输入信号乘上一个常 数的运算
K
比值器 I入
I出 控制器 控制阀 测量变送器2 测量变送器1 F1 流量对象
F I (20 4) 4 Fmax
I 2 I 20 从动流量的测量信号 I 2max I 20 K I1 I10 主动流量的测量信号 I1max I10
F2 F2 (20 4) 4 4 (20 4) Fmax I 2 4 F2max K F1 F1 I1 4 (20 4) 4 4 (20 4) F1max Fmax F1max F2 F1max K F1 F2max F2max
第4讲(过程质量控制培训)
★外部信息来源于顾客抱怨，并将层层分解到各个 内部质量指标控制，同时在公司内部采取快速围 堵措施。
过程质量信息流程图
进货检验
工序
过程 控制
缺陷
• PPM •控制计划 •检查规程
• 工位过 程控制
• 停线
•OIS / WES
•Blue Q
• 工位过程 控制 •工艺验证
•CPK/SPC
过程交 付检查 (Buyoff)
★常波动：是由特殊(异常)原因造成的 。如原材料不合格，设备出现故障， 工夹具不良，操作者不熟练等。异常 波动造成的波动较大，容易发现，应 该由操作人员发现并纠正。
控制图、 CP/CPK
自检、抽 检、巡检
3 普通原因、特殊原因
★通原因：指的是造成随着时间推移具有稳定的且可重复 的分布过程中的许多变差的原因，我们称之为：“处于 统计控制状态”、“受统计控制”，或有时间称“受控 ”，普通原因表现为一个稳定系統的偶然原因。只有变 差的普通原因存在且不改变时，过程的输出才可以预测 。
★特殊原因：指的是造成不是始终作用于过程的变差的原 因，即当它们出现时将造成(整个)过程的分布改变。除 非所有的特殊原因都被查找出来并且采取了措施，否則 它们将继续用不可预测的方式来影响过程的输出。如果 系统內存在变差的特殊原因，随时间的推移，过程的输
出将不稳定。
首检
定义：按照设计图样等技术文件的要求，对 试制和批量生产的第一件半成品和成品进行 全面的检查、考核，以确定生产过程是佛生 产出符合设计要求的产品。
特殊工序质量控制
输入：控制计划
资源：各工位配置通用、专用量检具
输出：首检、抽检、巡检记录、控制图、cp/cpk
工序持续改进
输入：控制图
过程质量信息流程图
进货检验
工序
过程 控制
缺陷
• PPM •控制计划 •检查规程
• 工位过 程控制
• 停线
•OIS / WES
•Blue Q
• 工位过程 控制 •工艺验证
•CPK/SPC
过程交 付检查 (Buyoff)
★常波动：是由特殊(异常)原因造成的 。如原材料不合格，设备出现故障， 工夹具不良，操作者不熟练等。异常 波动造成的波动较大，容易发现，应 该由操作人员发现并纠正。
控制图、 CP/CPK
自检、抽 检、巡检
3 普通原因、特殊原因
★通原因：指的是造成随着时间推移具有稳定的且可重复 的分布过程中的许多变差的原因，我们称之为：“处于 统计控制状态”、“受统计控制”，或有时间称“受控 ”，普通原因表现为一个稳定系統的偶然原因。只有变 差的普通原因存在且不改变时，过程的输出才可以预测 。
★特殊原因：指的是造成不是始终作用于过程的变差的原 因，即当它们出现时将造成(整个)过程的分布改变。除 非所有的特殊原因都被查找出来并且采取了措施，否則 它们将继续用不可预测的方式来影响过程的输出。如果 系统內存在变差的特殊原因，随时间的推移，过程的输
出将不稳定。
首检
定义：按照设计图样等技术文件的要求，对 试制和批量生产的第一件半成品和成品进行 全面的检查、考核，以确定生产过程是佛生 产出符合设计要求的产品。
特殊工序质量控制
输入：控制计划
资源：各工位配置通用、专用量检具
输出：首检、抽检、巡检记录、控制图、cp/cpk
工序持续改进
输入：控制图
复杂过程控制系统--串级控制
W *02 (s)W01 (s) Y1 (s) = F2 (s) 1+WC1 (s)W'02 (s)W01 (s)Wm1 (s)
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对于一个控制系统来说，当它在给定信号作用 下，其输出量能复现输入量的变化，即Y1(s)/X1(s) 越接近于1时，则系统的控制性能越好；当它在扰 动作用下，其控制作用能迅速克服扰动的影响，即 Y1(s)/F2(s)越接近于0时，则系统的控制性能越 好，系统的抗干扰能力就越强。 图4-5串级控制系统抗干扰能力可用下式表示： Y1 (s)/X 1 (s) WC1 (s)W'02 (s) QC2 (s) = = = WC1 (s)WC2 (s)WV (s) Y1 (s)/F2 (s) W *02 (s)
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(三)对一次扰动有较好的克服能力
对串级控制系统： Y1 (s)
W01 (s) = F1 (s) 1+WC1 (s)W'02 (s)W01 (s)Wm1 (s)
Байду номын сангаас
抗扰动能力：
Y1 (s)/X 1 (s) QC1 (s) = = WC1 (s)W'02 (s) Y1 (s)/F1 (s)
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(一)改善了被控过程的动态特性
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副回路闭环传递函数
WC2 (s)WV (s)W02 (s) Y2 (s) W02 (s) = = X 2 (s) 1+ WC2 (s)WV (s)W02 (s)Wm2 (s)
'
设W02(s)=K02/(T02s+1)，Wc2(s)=Kc2， ' Wv(s)=Kv，Wm2(s)=Km2，可得 ' K02 W02 (s) = ' T02 s + 1 ' 式中 K 02 ----等效被控过程的放大系数 ' T02 ----等效被控过程的时间常数
常见的复杂控制系统有串级均匀比值精选全文
(1)两个变量在控制过程中都 应该是变化的,且变化缓慢。
(2)前后互相联系又互相矛盾 的两个变量应保持在所允许的 范围内波动。
过程控制系统
二.均匀控制系统的方案 1 .简单均匀控制
过程控制系统
如何能够满足均 匀控制的要求呢?是 通过控制器的参数 整定来实现的。
有时为了克服连续发生的同一方向干扰所造成的 过大偏差，防止液位超出规定范围，则引人积分作 用，这时比例度一般大于100％，积分时间也要放 得大一些。
主变送器：测量并转换主被控变量的变送器。 副变送器：测量并转换副被控变量的变送器。 主对象：大多为工业过程中所要控制的、由主被控 变量表 征其主要特性的生产设备或过程。 副对象：大多为工业过程中影响主被控变量的、由副被控变 量表征其特性的辅助生产设备或辅助过程。 副回路:由副变送器、副控制器、控制阀和副对象所构成的 闭环回路 , 又称为“ 副环” 或“内环”。 主回路：由主变送器、主控制器、副回路等效环节、主对象 所构成的闭环回路，又称为“主环”或“外环”。
副被控变量（Y2）：大多为影响主被控变量的重要参数。 主控制器：在系统中起主导作用，按主被控变量和其设定值之差 进行控制运算，并将其输出作为副控制器给定值。 副控制器：在系统中起辅助作用，按所测得的副被控变量和主控 输出之差来进行控制运算，其输出直接作用于控制阀的控制器， 简称为“副控”。
过程控制系统
K= F2/F1 式中K为从动流量与主动流量的工艺流量比值。 F1---主动流量(其物料处于主导地位既主物料 ) F2---从动流量(其物料在控制过程中随主物料而变化 )
燃料与空气成比例,什么是主动物料?什么是从动物料?
氢氧化钠浓溶液与水成比例,什么是主动物料?什么是从动物 料?
一.比值控制系统的类型
第四章 计算机控制系统常用的控制规律
所以， Ti也要根据对象选择。 注意：加入积分控制时，比例控制量要适当降低，为
积分控制量腾出作用空间 。
PI控制器可清除系统静差
3、比例、积分、微分（PID）控制器
➢ PI控制器虽然可以消除静差，但它是以降低响应速度为代 价的，而且Ti越大，代价越高。
➢ 在实际控制系统中，人们不但要求静差可以为0，而且还要 求有尽可能快地实现抑制静差出现的能力，或者说希望超前消 除静差。即在静差刚出现还没有发生作用，就立即消除。
当主要干扰无法用串级控制使其包围在副回路内时，采用前 馈控制将会比串级控制获得更好的效果。
➢微分先行PID控制算法 结构框图为：
控制算式为：
U(s)Kp1T1isE(s)
u(k） Kp（ e k） e(k1)KpTTis（ e k）-KTpTd c(k)2c(k1)c(k2) -KpTd c(k)c(k1)
Ti
四、数字PID控制器参数的整定 ● 采样周期的选择
► 对于响应快、波动大、容易受干扰影响的过程，应该选取 较短的采样周期；反之，则长一些。
➢前馈控制算法
实现完全补偿的前馈控制为：GM
(s)
GD (s) G(s)
若: 前馈控制器为:
G D (s)1 K T 11se 1s
, G (s)K 2 e 2s 1T 2s
G M ( s ) M V ( ( s s ) ) G G D ( ( s s ) ) K K 1 2 ( ( 1 1 T T 2 1 s s ) ) e ( 1 2 ) s K m 1 1 T T 1 2 s s e fs
位置式PID的输出不仅与本次偏 差有关，而且与历次测量偏差有 关，计算时要对误差累加，计算 机运算工作量大。
● 增量式PID控制算式
积分控制量腾出作用空间 。
PI控制器可清除系统静差
3、比例、积分、微分（PID）控制器
➢ PI控制器虽然可以消除静差，但它是以降低响应速度为代 价的，而且Ti越大，代价越高。
➢ 在实际控制系统中，人们不但要求静差可以为0，而且还要 求有尽可能快地实现抑制静差出现的能力，或者说希望超前消 除静差。即在静差刚出现还没有发生作用，就立即消除。
当主要干扰无法用串级控制使其包围在副回路内时，采用前 馈控制将会比串级控制获得更好的效果。
➢微分先行PID控制算法 结构框图为：
控制算式为：
U(s)Kp1T1isE(s)
u(k） Kp（ e k） e(k1)KpTTis（ e k）-KTpTd c(k)2c(k1)c(k2) -KpTd c(k)c(k1)
Ti
四、数字PID控制器参数的整定 ● 采样周期的选择
► 对于响应快、波动大、容易受干扰影响的过程，应该选取 较短的采样周期；反之，则长一些。
➢前馈控制算法
实现完全补偿的前馈控制为：GM
(s)
GD (s) G(s)
若: 前馈控制器为:
G D (s)1 K T 11se 1s
, G (s)K 2 e 2s 1T 2s
G M ( s ) M V ( ( s s ) ) G G D ( ( s s ) ) K K 1 2 ( ( 1 1 T T 2 1 s s ) ) e ( 1 2 ) s K m 1 1 T T 1 2 s s e fs
位置式PID的输出不仅与本次偏 差有关，而且与历次测量偏差有 关，计算时要对误差累加，计算 机运算工作量大。
● 增量式PID控制算式
PID控制经典PPT课件
调节阀的开度(变化)才与偏差成比例。
超出这个“比例带”以外
调节阀已处于全关或全开的状态，调节器的输入与输出已不再保 持比例关系。
.
17
4.2 比例调节(P调节)
4.2.1 比例控制的调节规律和比例带 4.2.2 比例控制的特点 4.2.3 比例带对控制过程的影响
.
18
4.2.2 比例调节的特点
•如果Kc=1，则控制器输出u(t)变化在0～100%范围（对应阀 门的全关到全开），并与输入e(t)之间保持线性关系。 •Kc>1时，制器输出u(t)与输入e(t)之间的线性关系只在 -50%/Kc～50%/Kc满足。
.
11
4.2.1 比例控制的调节规律和比例带
• 当|e(t)|超出该范围时，控制器输出具有饱和特性
.
16
4.2.1 比例控制的调节规律和比例带
②δ具有重要的物理意义
u代表调节阀开度的变化量，δ就代表使调节阀开度改变
100% 即从全关到全开时所需要的被调量的变化范围。
例如，若测量仪表的量程为100℃，则δ＝50% 就表示
被调量需要改变50℃才能使调节阀从全关到全开。
当被调量处在“比例带”以内
du Se
dt 0
图4-5 自力式气压控制阀结构原理图
.
33
4.3.1 积分控制的调节规律
2 积分调节的特点，无差调节
积分调节的特点是无差调节
t
u S edt 00
e
u
t
t
只要偏差不为零，控制输出就不为零，它就 要动作到把被调量的静差完全消除为止
而一旦被调量偏差e为零，积分调节器的输
出就会保持不变。
信号的积分成正比，即：
超出这个“比例带”以外
调节阀已处于全关或全开的状态，调节器的输入与输出已不再保 持比例关系。
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4.2 比例调节(P调节)
4.2.1 比例控制的调节规律和比例带 4.2.2 比例控制的特点 4.2.3 比例带对控制过程的影响
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4.2.2 比例调节的特点
•如果Kc=1，则控制器输出u(t)变化在0～100%范围（对应阀 门的全关到全开），并与输入e(t)之间保持线性关系。 •Kc>1时，制器输出u(t)与输入e(t)之间的线性关系只在 -50%/Kc～50%/Kc满足。
.
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4.2.1 比例控制的调节规律和比例带
• 当|e(t)|超出该范围时，控制器输出具有饱和特性
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4.2.1 比例控制的调节规律和比例带
②δ具有重要的物理意义
u代表调节阀开度的变化量，δ就代表使调节阀开度改变
100% 即从全关到全开时所需要的被调量的变化范围。
例如，若测量仪表的量程为100℃，则δ＝50% 就表示
被调量需要改变50℃才能使调节阀从全关到全开。
当被调量处在“比例带”以内
du Se
dt 0
图4-5 自力式气压控制阀结构原理图
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4.3.1 积分控制的调节规律
2 积分调节的特点，无差调节
积分调节的特点是无差调节
t
u S edt 00
e
u
t
t
只要偏差不为零，控制输出就不为零，它就 要动作到把被调量的静差完全消除为止
而一旦被调量偏差e为零，积分调节器的输
出就会保持不变。
信号的积分成正比，即：
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自动化仪表与过程控制
§4-4-2 比值控制系统的结构类型
0.0
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自动化仪表与过程控制
§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……
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。
• 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。
0.0
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自动化仪表与过程控制
§4-4-2 比值控制系统的结构类型
0.0
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§4-4-3 比值控制系统设计
自动化仪表与过程控制
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。
0.0
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§4-4-3 比值控制系统设计
自动化仪表与过程控制
自动化仪表与过程控制
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
0.0
1
§4-4-1 比值控制原理
自动化仪表与过程控制
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
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：
0.0
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自动化仪表与过程控制
§4-4-3 比值控制系统设计
则： 根据式（2）
I Q 16 4 (mA) Qm a x
Q (I 4) Qmax 16
K Q2 (I2 4) Q2 max 16 I2 4 Q2max Q1 (I1 4) Q1max 16 I1 4 Q1max
§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
0.0
4
自动化仪表与过程控制
§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。
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
2
§4-4-1 比值控制原理
自动化仪表与过程控制
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
0.0
3
自动化仪表与过程控制
6、应用实例
0.0
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§4-4-3 比值控制系统设计
自动化仪表与过程控制
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。
0.0
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自动化仪表与过程控制
§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。
0.0
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自动化仪表与过程控制
§4-4-2 比值控制系统的结构类型
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。
0.0
9
自动化仪表与过程控制
§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
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……
0.0
所以仪表比值K’为：
K I2 4 K Q1max
I1 4
Q2 max
0.0
（1） （2） （3）
（4）
17
§4-4-3 比值控制系统设计
自动化仪表与过程控制
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：
p Q 0.08 0.02 (Mpa) Qm a x
（5）
所以仪表比值K’为： K K Q1max Q2 max
（6）
0.0
18
§4-4-3 比值控制系统设计
自动化仪表与过程控制
2、流量与测量信号成非线性关系
流量与压差的关系为： Q C p
（7）
当压差信号是由零变到最大值△pmax时，DDZ－Ⅲ型 仪表对应的输出信号为4～20mA（DC），气动仪表对应的 输出信号为0.02～0.1Mpa。
5、适用场合 在负荷变化不太大的场合得到广泛应用。
0.0
7
自动化仪表与过程控制
§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
0.0
8
自动化仪表与过程控制
§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