第7章复杂控制系统下.pptx

7.4 比值控制系统 实际生产过程中，经常需要几种物料流量保持一定比例关系。例如在锅炉的燃烧过程，要保持燃料和空气量成一定比例，以保证燃烧经济性。 定义：实现两个或多个参数（主要为流量）满足一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。 如要实现两种物料流量的比例关系，可表示为：;;2. 单闭环比值控制系统 为了克服开环比值控制的不足，在开环比值控制的基础上，增加对副流量的闭环控制。特点： 对Q2进行闭环控制，比值控制精度提高； 控制目标：Q2=KQ1；;3. 双闭环比值控制系统 为了克服单闭环比值控制中主流量不受控制的缺点，增加了主流量控制回路。;4. 变比值控制系统 以上讨论的都是定比值控制系统。在有些生产过程，要求两种或两种以上物料流量的比值随第三个工艺参数的需要而变化，为满足这种工艺要求，就出现了变比值控制系统。 在下图(见下页) 的变换炉工艺中，一定比例煤气与水蒸气（5~8倍）在触媒催化下，转化成二氧化碳和氢气。变换炉温度越高转化率越高，但温度过高会影响触媒寿命。如果根据触媒层温度控制二者的比例系数，就能保持最高转化率和触媒安全与寿命。;除法器算出蒸汽与煤气流量实际比值，输入到流量控制器FC。;图7.23 变比值控制系统框图;7.4.2比值控制系统的设计与参数整定 7.4.2.1 比值控制系统设计 1.主流量、副流量的确定原则 ①生产中起主导作用的物料流量，一般选为主流 量，其余物料流量跟随其变化，为副流量; ②工艺上不可控的物料流量，一般选为主流量; ③价格较昂贵的物料流量一般选为主流量; ④当生产工艺有特殊要求时，主、副物料流量的确定应服从工艺需要。; 2. 控制方案的选择 控制方案选择应根据不同的生产要求确定，同时兼顾经济性原则。 ①如果工艺上仅要求两物料流量比值一定，而对总流量无要求，采用单闭环比值控制方案。 ②如果主、副流量扰动频繁，工艺要求主、副物料总流量恒定的生产过程，可采用双闭环比值控制方案。 ③当生产工艺要求两种物料流量比值随着第三参数的需要进行控制时，采用变比值控制方案。; 3. 控制器控制规律的确定 比值控制系统中，控制器的控制规律是根据控制方案和控制要求而定。;双闭环比值控制不仅要求两流量保持恒定的比值关系，而且主、副流量均要实现定值控制，所以两个控制器均应选PI控制；比值器选P控制。 ;5. 比值系数的计算 工艺规定的流量（或质量）比值K不能直接作为仪表比值系数使用，必须根据仪表的量程转换成仪表的比值系数K’后才能进行比值设定。 流量变送器的转换特性不同，比值系数K’的计算公式不同。 ①流量与测量信号成线性关系 如果Q1检测流量计测量范围为0～Q1max 、Q2检测流量计测量范围为0～Q2max，则变送器输出电流信号和流量Q之间的关系如下：;因;②流量与测量信号之间成非线性关系 采用节流原理测流量时，差压与流量平方成正比;6. 流量测量中的温度、压力补偿 用差压流量计测量气体流量时，被测气体温度和压力的变化会使其密度发生变化，流量的测量值将产生误差。;7.4.2.2 比值控制系统实施与参数整定 ①比值系数的实现 比值系统的实现有相乘和相除二种方法。可采用比值器、乘法器、除法器等仪表实现；采用计算机控制系统时，可通过比例、乘、除运算程序实现。 ②比值控制系统的参数整定 比值系统主流量控制回路可按单回路控制系统进行参数整定；比值系统副流量整定为振荡与不振荡的边界为佳，即过渡过程既不振荡且反应快。 ;7.4.2.2 比值控制系统实施与参数整定 ①比值系数的实现 比值系统的实现有相乘和相除二种方法。可采用比值器、乘法器、除法器等仪表实现；采用计算机控制系统时，可通过比例、乘、除运算程序实现。 ②比值控制系统的参数整定 比值系统主流量控制回路可按单回路控制系统进行参数整定；比值系统副流量整定为振荡与不振荡的边界为佳，即过渡过程既不振荡且反应快。 对混合过程，则要考虑采用混合过程PID控制算法，并进行参数整定（参见3.3.2.6） ;7.5 均匀控制系统;;;因为若将1#塔液位控制成平稳的直线，会导致2#塔的进料流量波动很大；反之若将2#塔的进料流量控制成平稳的直线，会导致1#塔液位波动很大。无法实现两个被控参数都恒定。 只有让两者都有一定程度波动，但波动都比较缓慢、且幅度较小，才有可能同时符合生产工艺要求。 ;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。 如下图，1#塔塔釜液位升降变化不能超过规定的上下限；2#塔进料流量也不能超越规定的上下限，否则不满足工艺要求。;7.5.2均匀控制方案 均匀控制常用的方案有简单均匀控制、串级均匀控制等形式，下面介绍这两种控制方案。 1．简单均