宋彤《过程控制工程》前馈及比值控制.ppt

* 乘法器实现比值控制方框图 特点： a. 比值系数由外部信号设定 b. 比值系数可以远距离操作，便于构成变比值控制 c. 比值系数K变化范围：0 ~ 1 之间 理由：标准信号。 K表达式： d. 结构复杂，保养工作量大。 * 除法器方案 a. 原理图 b. 要点： 是以二流量的比值为被控变量的单回路控制系统 关键步骤：确定给定信号Is c. 除法器输出(DDZ-Ⅲ型仪表) d. 控制器给定信号（稳态时控制器偏差（e）为零）： 理想值(比值系数定义) * e. 除法器实现比值控制方框图 注意： 非线性元件（除法器）包含在闭环回路之内，其放大倍数随负荷变化较大，直接影响控制质量。 * f. 除法器非线性影响及处理方法 结论： 除法器构成比值控制系统，其放大倍数随负荷减小而增大，即，Q2较小时系统稳定性不好。 处理方法： 选用具有相反特性的对数调节阀门 采用非线性补偿方法 利用串级控制系统的克服非线性能力 比值系数算式： 对负荷Q2求导 影响： * 除法器方案特点 直观，可直接读出二物流的比值 输出信号可直接被用于指示及报警 可方便地构成变比值控制 比值调节范围不能跨越1，(k=0~1，或k=1~∞) 二物流之比值系数K可以是除掉1之外的任意值，一般设定比值系数不要在“1”附近。 处理方法：若K=1，或在1附近，可在浮流量测量回路中串联一个比例系数为0.5的比值器 除法器为非线性环节，且在闭环回路中，比值系数K将随负荷变化 * 比值控制的若干问题 1）非线性测量的影响——开方器使用 稳态条件的比值系数 动态条件的分析： 设非线性测变，信号与流量关系如下 结论：放大倍数正比于流量Q，负荷变化影响控制质量。 解决办法：使用开方器，使测量信号与流量信号呈线性关系 开方器使用原则：控制精度要求高，负荷变化较大场合应用 * 2)比值控制系统动态跟踪 存在动态跟踪滞后。 处理方法： 一般采用动态补偿方式保证动态时两物流满足比值关系 对应方框图： * 动态补偿方程式 * 气体方程式： PV = nRT n：克分子数， R：气体常数 有下式成立：  3）气体流量测量中的温度压力校正 设定：下标“1”代表实际工况，下标“n”代表设定工况。 有： * 比值控制系统的设计、参数整定 1）设计 a. 主、从变量选择 主变量： 生产中起主导作用的流量参数 可测而不可控的流量参数 较昂贵的物料的流量参数 安全角度 b. 控制器控制规律 选用PI控制器， 保证各物料的稳定，无余差控制 c.仪表量程选择 应该使比值系数K接近1。 由 可知： K=1时有： 即在保持工艺要求的物流之比k不变的情况下，主副物流都可在全量程变化，此时系统的灵敏度和精度较高。 * 2）参数整定 比值控制特点： 主动流量控制属于定值控制，从动流量控制属于随动控制，一般工艺要求从动流量能迅速、正确地跟踪主流量的变化，并且不宜有超调。 整定原则： 主动流量控制器的整定同常规单闭环反馈控制系统。 副物流控制器参数的整定应使副流量的控制达到振荡与不振荡的临界状态。 方法: 控制器积分时间为∞，微分时间为0。 手操调整比例度达到震荡与不震荡的临界参数， 适当加大比例度，调整积分时间是达到震荡临界。 * 4.2.4 比值控制系统计算举例 例1：图示由DDZ-Ⅲ型乘法器构成的比值控制系统， 选择流量变送器量程：Q1max=3600kg/h，Q2max=2000kg/h 。 工艺要求Q1∶Q2=4∶1， 求： 计算此比值系统的比值系数K。 计算乘法器的设定值Is。 解： K=k2(Q1max / Q2max)2 =0.252×(3600/2000)2 =0.252× (1.8)2 = 0.0625× 3.24=0.2025 Is= 16K+4 = 16×0.2025+4=7.24 * 例2 如图用DDZ-Ⅲ型乘法器构成的比值控制系统，已知 Q1max=2000kg/h，Q2max=7000kg/h。 工艺要求Q2/Q1=3， 计算此比值系统的比值系数K。 图示控制方案是否可行？为什么？ 解 根据控制图知道二物流中主动物流是Q2，Q1为从动物流 有：k =Q1 / Q2 = 1/3 K = 7/6 由于K 1，不符合利用乘法器实现比值设计的比值系数设定范围要求，给出的比