过程控制-4.4-比值控制系统.详解
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过程控制
前馈概念：当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以消除或减小扰动对被控量的影响。
由于被控量的偏差并不反馈到控制器，而是将扰动量前馈到控制器，所以叫前馈控制系统。
与反馈控制系统的区别：反馈控制是按被控量的偏差进行控制的。
它的前提条件是被控量必须偏离设定值。
前馈控制是按扰动量的变化进行控制的，被控量的偏差并不反馈到控制器。
6章：比值控制系统的概念：凡实现两个或两个以上参数维持一定比例关系的的控制系统。
分为两种形式：一、定比值控制系统1、开环比值控制系统2、单闭环比值控制系统，（解决的问题：不但可以实现副流量随主流量的变化而变化，还能克服副流量本身干扰对比值的影响，确保主、副流量比值不变。
）3、双闭环比值控制系统，（解决的问题：克服了主流量的扰动，而且使主、副物料总量恒定。
）二、变比值控制系统。
5章：串级控制系统的特点：1、串级控制系统对进入副回路的扰动有很强的克服能力。
2、由于副回路的存在，减小了对象的时间常数，提高了系统响应速度。
3、提高系统的工作效率，改善了系统控制质量。
4、串级系统有一定的自适应能力。
串级系统形成两个闭环。
内回路（副回路）在控制过程中起粗调作用。
外回路（主回路）用来完成细调任务，以最终保证被调量满足生产要求。
主回路设计原则：尽量选择直接反映控制目的的参数为主变量，不行时选择与控制目的有某种单指对应关系的间接参数作为主变量；所选的主变量必须有足够的变化灵敏度。
副回路设计原则：1、副回路应包括被控对象所受到的主要干扰2、参数的选择应使府湖路的时间常数小，控制通道短。
反应灵敏。
3、主、副回路工作频率应适当匹配。
为了主变量的稳定，主控制器必须具有积分环节，有主要扰动落在副回路外的，可以考虑采用PID控制器。
副控制器最好不带积分环节，因为积分环节会使跟踪变得缓慢。
一般只选P控制器就行。
控制器的正、反作用的选择顺序就是先副后正。
控制系统的设计核心就是调节器的设计，也就是调节规律的确定和调节器参数的整定。
过程控制的PID调节原理分解
调节器选择
• 选择调节器动作规律时应根据对象特性、 负荷变化、主要扰动和系统控制要求等具 体情况，同时还应考虑系统的经济性以及 系统投入方便等。
调节器定性选择原则
• 广义对象控制通道时间常数较大或容积迟延较大 时，应引入微分动作 • 当广义对象控制通道时间常数较小，负荷变化也 不大，而工艺要求无残差时，可选择比例积分动 作 • 广义对象控制通道时间常数较小，负荷变化较小， 工艺要求不高时，可选择比例动作 • 当广义对象控制通道时间常数或容积迟延很大， 负荷变化亦很大时，简单控制系统已不能满足要 求，应设计复杂控制系统。
0
t
1 u (e Ti
1
t
0
edt)
图4.17PI调节器的阶跃响应
图4.18加热器水温PI控制系统在热 水流量阶跃扰动下的调节过程
图4.19PI控制系统不同积分时间 的响应过程
图4.20温度 比例积分控 制系统积分 饱和
图4.21积分动作由调节器输出通过
图4.22利用间隙单元抗积分饱和
图4.3工业对象的幅频和相频特性
图4.4纯时间滞后的效应
图4.5单容水槽图
图4.6自平衡过程的阶跃响应
图4.7具有纯时间滞后的自平衡过 程的阶跃响应
4.8单容积分水槽及其阶跃响应
图4.9列管式换热器
图4.10中和反应器及其静特性
4.3比例调节(P调节)
• 4.3.1比例调节的动作规律和比例带 • 4.3.2比例调节的特点——有差调节 • 4.3.3比例带对于调节过程的影响
4.4.1积分调节规律和积分速度
du S0e dt 或u S 0 edt
0 t
图4.14自力式气压调节阀
4.4.2积分调节的特点——无差调节
【精品】比值控制系统设计与仿真设计说明
毕业设计说明书比值控制系统设计与仿真引言配料系统是许多工业生产过程的重要组成部分，其配料过程是否按照规定的配比进行是衡量产品质量的关键。
工业生产中，常用比值控制策略来实现各种物料的配比控制。
在水泥、冶金、医药、玻璃、建材、化工等流程工业中，配料是生产过程的重要组成部分，其配料过程是否按照规定的配比(组成产品的各种原料的比例)进行是衡量企业产品质量的关键，如果配料的质量达不到要求，轻则造成原料、能源的浪费，重则影响产品的质量和产率，有些重要生产岗位的配料失误甚至会给整个生产酿成事故。
配料在工业过程中广泛存在，如水泥配料、煤气混合、油品调合、配煤、烧结法炼钢及氧化铝、自来水加氯消毒等。
石油炼制生产过程中，把两种或两种以上基础组分油与各种添加剂按一定比例均匀混合，从而成为一种新产品的过程称为调合。
油品调合主要是指汽油、柴油、润滑以及原油等的调合。
汽油调合是炼厂利用生产的各种汽油组分，按某种比例配方和添剂均匀混合，得到符合质量标准的汽油产品的过程。
它是汽油成品出厂的最后一道工和炼厂生产成品油的最后一个环节，也是保证汽油质量指标满足环保和质量规格要求重要手段，调合效益在生产企业的经济效益中占有举足轻重的地位。
通过以上分析可见，在配料过程中对生产产品的各种原料的比值进行控制显得尤为重要，常用比值控制来解决此类问题。
比值控制的目的就是为了实现使几种物料混合符合一定比例关系，使生产能安全正常进行。
配料精度的高低制约着整个生产的产品质量和产量，所以应对配料过程的控制给予足够重视。
下面我们就具体介绍比值控制系统。
第一章比值控制系统概述在各种生产过程中，经常遇到生产工艺要求两个或两个以上参数成一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常运行。
例如在锅炉的燃烧系统中，要保持送进炉膛的风量和燃料成一定的比例，以保证燃烧的经济性。
为此，我们引入比值控制系统。
本章主要介绍单闭环比值、双闭环比值、串级比值及变比值的比值控制系统。
比值控制系统详解
图5.4 变 比 值 控 制 系 统
（1）工 艺 图 ； （ 2）控 制 方 框 图
第
7 章
比
Q2
值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类 型
4．变比值控制系统
可见，变比值控制是一种内外环嵌套的复合控制，内 环控制从物料的变化，外环控制第三参量的变化。通过 第三参量的变化实现系统的变比值控制。
给定值
给定值
-
+
-
+
主控制器
+
主控制器
+ -
-
变送器 变送器
检测 检测
比值控制器
副流量控制阀
比值控制器
副流量控制阀 变送器
干扰
副流量对象 干 扰 主 对 象
副流量对象 流量检测
主对象
除法器
变送器
流量检测
Q1
除法器
变送器
流量检测
Q1
变送器 （2）
流量检测
图5.4 （变2比） 值 控 制 系 统 （1）工 艺 图 ； （ 2）控 制 方 框 图
真 料流量在新的流量数值的基础上，保持原设定值的比值关系不变。
总之, 单闭环比值控制系统虽然能保持主、副物料流量比值不变，但是无法控制主物 料的流量不变，因此，对生产过程的生产能力没有进行控制。该控制系统能保证主、副 物料的流量比值不变，同时，系统结构简单，因此在工业生产过程自动化中应用较广。
第
7 章
系 统
常见的流量检测有：
过
�差压式流量计通过测量流动过程中两点的压力差，然后根据压力差与流量关系实现流量检测；
程 控 制 系
（1）工 艺 图 ； （ 2）控 制 方 框 图
第
7 章
比
Q2
值 控 制 系 统
过 程 控 制 系 统 仿 真
7.1 比值控制系统基础知识
7.1.2 比值控制系统的类 型
4．变比值控制系统
可见，变比值控制是一种内外环嵌套的复合控制，内 环控制从物料的变化，外环控制第三参量的变化。通过 第三参量的变化实现系统的变比值控制。
给定值
给定值
-
+
-
+
主控制器
+
主控制器
+ -
-
变送器 变送器
检测 检测
比值控制器
副流量控制阀
比值控制器
副流量控制阀 变送器
干扰
副流量对象 干 扰 主 对 象
副流量对象 流量检测
主对象
除法器
变送器
流量检测
Q1
除法器
变送器
流量检测
Q1
变送器 （2）
流量检测
图5.4 （变2比） 值 控 制 系 统 （1）工 艺 图 ； （ 2）控 制 方 框 图
真 料流量在新的流量数值的基础上，保持原设定值的比值关系不变。
总之, 单闭环比值控制系统虽然能保持主、副物料流量比值不变，但是无法控制主物 料的流量不变，因此，对生产过程的生产能力没有进行控制。该控制系统能保证主、副 物料的流量比值不变，同时，系统结构简单，因此在工业生产过程自动化中应用较广。
第
7 章
系 统
常见的流量检测有：
过
�差压式流量计通过测量流动过程中两点的压力差，然后根据压力差与流量关系实现流量检测；
程 控 制 系
比值控制在过程控制中的应用
入 量 为２ ／ ， 比值 系数 （ ）为 ０ ３ ，求 得 化合 水 流量 ５ｔｈ ｋ ．６
（２ Ｆ ）为９ｍ／ 。 ３ｈ
灰 ，其 生 产 方 法主 要有 挤 压 法 、 固相 水合 法 及 液 相 水 合 法 等 几 种 。 固 相 水合 法 又 称 水 混 法 ，它 是 在 ３ ． ～ １９ ５ ４ ０ ℃ 范 围 内 ， 水 和 轻 灰 按 一 定 水 碱 比 混 合 ，形 成 颗 粒 均
目前 ， 工 业 化 生 产 中 ， 主 要 以轻 灰 为 原 料 制 造 重
Ｎ 。Ｏ和化合水 的配比关系，选定Ｎ ０ｆ 为主物料流量 ａｃ 。 ａｃ ： ｛ 乍
Ｆ ，化 合 水 作为 从 物 料 流 量Ｆ ，构成 比值 控 制 回路 。工 １ ２ 艺 要求 的流量 比值关 系 ：Ｆ ＝ｋ Ｆ 。 己知Ｎ Ｏ Ｆ ）投 ２ ，１ ａ 。（ １ Ｃ
ｌ２ ｌ
刘 华 孙 ： 值 制 过 控 中 应 建 强 比控 在 程 制 的用
技术在线
比值控制在过程控制 中的应用
刘建华 孙强。 １潍 坊科技学院 山东寿光 ２ ２ ０ ２神华 国华宁东发 电有 限公司安全技术部 ６７０ 宁夏 ７ ０ ０ ５４８
１ 比值控制 系统原理 简介
匀 ，粒度 ≥７ ％、总碱 度 ≥９ ． ％ 比重 ≥９ ０ｋ ／ ０ ９ ２、 ０ ｇ ｍ 的一 水碱 ，并且 释放 出热 量 ：
Ｎ ２０＋ ２＝ ａＣ ３ Ｈ０ １ ． Ｊ ｍ ｌ Ｃ ３ＨＯ Ｎ ２Ｏ ・ ２＋ ４ １ｋ ／ ｏ
一
为 了能 够定 量 控制 进 碱 量 ， 由ＤＳ 控 输 出４ Ｏｍ Ｃ遥 ～２ Ａ 的Ｄ 电 流 信 号 ， 控 制 电 机 变 频 器 ， 由变 频 器 输 出 频 率 Ｃ （ｚ Ｈ ）信 号 控 制 交流 电机 的转 速 ， 同 时交 流 电机 带 动螺
（２ Ｆ ）为９ｍ／ 。 ３ｈ
灰 ，其 生 产 方 法主 要有 挤 压 法 、 固相 水合 法 及 液 相 水 合 法 等 几 种 。 固 相 水合 法 又 称 水 混 法 ，它 是 在 ３ ． ～ １９ ５ ４ ０ ℃ 范 围 内 ， 水 和 轻 灰 按 一 定 水 碱 比 混 合 ，形 成 颗 粒 均
目前 ， 工 业 化 生 产 中 ， 主 要 以轻 灰 为 原 料 制 造 重
Ｎ 。Ｏ和化合水 的配比关系，选定Ｎ ０ｆ 为主物料流量 ａｃ 。 ａｃ ： ｛ 乍
Ｆ ，化 合 水 作为 从 物 料 流 量Ｆ ，构成 比值 控 制 回路 。工 １ ２ 艺 要求 的流量 比值关 系 ：Ｆ ＝ｋ Ｆ 。 己知Ｎ Ｏ Ｆ ）投 ２ ，１ ａ 。（ １ Ｃ
ｌ２ ｌ
刘 华 孙 ： 值 制 过 控 中 应 建 强 比控 在 程 制 的用
技术在线
比值控制在过程控制 中的应用
刘建华 孙强。 １潍 坊科技学院 山东寿光 ２ ２ ０ ２神华 国华宁东发 电有 限公司安全技术部 ６７０ 宁夏 ７ ０ ０ ５４８
１ 比值控制 系统原理 简介
匀 ，粒度 ≥７ ％、总碱 度 ≥９ ． ％ 比重 ≥９ ０ｋ ／ ０ ９ ２、 ０ ｇ ｍ 的一 水碱 ，并且 释放 出热 量 ：
Ｎ ２０＋ ２＝ ａＣ ３ Ｈ０ １ ． Ｊ ｍ ｌ Ｃ ３ＨＯ Ｎ ２Ｏ ・ ２＋ ４ １ｋ ／ ｏ
一
为 了能 够定 量 控制 进 碱 量 ， 由ＤＳ 控 输 出４ Ｏｍ Ｃ遥 ～２ Ａ 的Ｄ 电 流 信 号 ， 控 制 电 机 变 频 器 ， 由变 频 器 输 出 频 率 Ｃ （ｚ Ｈ ）信 号 控 制 交流 电机 的转 速 ， 同 时交 流 电机 带 动螺
比值控制系统
的控制信号。
P2T
炉膛
正 燃气
锅炉给水
P2C输出高值时，LS选中P1C作为输出。系统是 以蒸汽压力为被控变量的简单控制系统。当煤气压力
超过P2C给定值时， P2C输出低值， LS将改选P2C作
为输出。 系统处于
P1T 蒸汽
燃气压力控制时，
反
P1C 反
蒸汽出口压力控
汽包
P2C
＜ 选择器1
制回路被燃气压
力安全保护回路
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之比值一定，而 对总流量无要求，可用单闭环比值控制方案。
②如果主、副流量的扰动频繁，而工艺要求主、 副物料总流量恒定的生产过程，可用双闭环比值控制 方案。
③当生产工艺要求两种物料流量的比值要随着第 三参数的需要进行调节时，可用变比值控制方案。
如此例中，当前后塔的压力变化较大时，尽管调 节阀的开度不变，输出流量也会发生较大变化。
因此，简单
均匀控制适用于干
LT
扰不大、对流量的
1#
2#
均匀程度要求较低
LC
的场合。
2．串级均匀控制 为了克服简单均匀控制只有一个控制回路，只能 保证一个被控变量精度的缺点，可在简单均匀控制方 案基础上增加一个副控制回路，构成串级均匀控制。
给定1 － 控制器1
＋
正常控制
＋
控制器2 给定2 － 取代控制
变送器1
选择器
执行器
干扰 对象
被控量1 被控量2
变送器2
例1 锅炉蒸汽压力的控制
工艺要求锅炉输出蒸汽压力稳定。若用单回路 控制系统控制，则根据蒸汽出口压力控制燃气量。
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
0.0
5
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
6
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
10
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
14
§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
15
§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
比值控制系统
2、采用差压法未经开方流量检测单元的情况 此时，主动量与从动量的输出值（无量 纲）分别为（F1/F1MAX）2， （F1/F1MAX）2 。 所以比值系数为：
( F2 / F2 MAX ) 2 F2 2 F1MAX 2 2 F MAX 2 K= =( ) ( ) =k ( 1 ) 2 ( F1 / F1MAX ) F1 F2 MAX F2 MAX
比值控制系统中，从动量控制系统是随 动控制系统，其设定值由系统外部的kFM提 供，其任务就是使从动量FS尽可能地保持与 KFM相等，随着FM的变化，始终保持FM与FS 的比值关系。 在系统稳定时，该比值是比较精确的， 在动态过程中，比值关系相对不够精确。 当主动量处于不变状态时，从动量控制 系统又相当于一个定值控制系统。
图9－14 双闭环比值控制系统方框图
2、双闭环比值控制系统
在主动量也需要控制时，增加一个主动 量闭环控制系统，单闭环比值控制系统成为 双闭环比值控制系统，如图9－14所示。 增加了主动量闭环控制后，主动量得以 稳定，从而使总流量能保持稳定。 双闭环比值控制系统主要用于总流量需 要经常调整（即工艺负荷的升降）的场合， 如无此要求，可采用两个单独的闭环控制系 统来保持比值关系。
图9－16 加热炉变比值控制系统方框图
三、比值系数计算
流量比值与设置于仪表的比值系数是两 个不同的概念，它们都为无量纲系数，但两 者的数值是不等的。 流量比值k是流量的比值，它们可以同为 质量流量、体积流量或折算为标准情况下的 流量。 比值系数K是设置于比值函数模块或比值 控制器中的参数。
1、采用线性流量检测单元的情况
图9－12 燃烧过程比值单闭环比值控制系统 如图9－12所示。从结构上看，似乎与串 级控制系统很相似。但它们的方框图是不同 的，如图9－13所示，而且功能也不同。
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比值控制系统的实施---乘法器
QB IB K1 IA
FC
假设流量测量变送环节为线性对 象（对于用孔板测量的信号须经 开方运算）。
稳态条件: IA = K1 IB
QA QB Q K1 , K AB A QA max QB max QB
QA
QB max K1 K AB QA max
K1 1
当氨气在混 合器中含量 增加1%，氧 化炉温度将 上升64.9度。
氨气F2
氨氧化生成 一氧化氮， 同时放出大 量的热量。
氧 化 炉
预 热
空气F1
混 合
稳定氧化炉的关键 条件是氧化炉温度
主要干扰
成分变化是在比值不变情况下改变混合器内氨含 量的直接干扰； 进入氧化炉的氨气、空气初始温度； 进入混合器的氨气、空气的温度、压力变化； 负荷的变化（比值不变，负荷变化，温度变化）；
单闭环比值控制系统
(1) 引入：单闭环控制系统主要解决从动物料压力波动造成 的比例失调。 开环比值缺点：不能保证F2=KF1（F2压力变化） (2) 特点： 1、在静态上始终能保证F2′=KF1′ 2、实施方便，容易，比值器，乘法器，除法器，分流器 3、信号连接象串级，副环为随动。 4、主物料不能控制 (3) 应用： 1、主物料比较稳定，浓度稳定总量不限 2、应用广泛。
管道A
QA
yA
单/双闭环比值调节系统的比较
二者的区别说明： （1）、在方块图上，单闭环是一个闭环，双 闭环是两个并列的单闭环。
（2）、单闭环比值调节系统是B管流量 QB 自由变化，要求A管流量 QA 能积极跟踪；
而双闭环比值调节系统则是各自单闭环调节系统稳定，A、B流量保持不变，且成
一定比值。 （3）、另外，单闭环的QA ＋ QB 会发生较大变化，引起生产能力变化 。而双闭环 也基本不变，生产能力不变。 QA ＋ QB 则基本不变。即 QB不变， QA （4）、单闭环比值调节系统只有一个调节阀；而双闭环比值调节系统则有两个调 节阀。 （5）、可以和其他复杂调节系统组合。
单闭环比值控制系统
F1
K K
控制器 控制阀 测量变送 对象
F1
FC
测量变送
F2
F2
(a)工艺流程图
（b）原理方块图
单闭环比值调节系统的组成原理
原理图：
yB
'
比值器
yB
yA
FIC1
FT1
PA
FT2
A B
QA
对象
PB
V1
QB
方块图：
QB孔Βιβλιοθήκη BPBFT2yB
比值器
yB
'
FIC1
V1
管道A
QA
yA
F1
FC
K K
副控制器
控制阀 测量变送
副对象
FC
F2
F2
(a)工艺流程图
（b）原理方块图
双闭环比值调节系统的组成原理
原理图： FT2
y BO
yB
比值器 FIC2 V2
A
yB
'
yA
FT1
FIC1
V1
对象
B
y BO
＋
FIC2
－
V2 FT2
管道B
QB
方块图：
yB
比值器
＋
－
yB yAO
'
FIC1
V1 FT1
第四章 4.4比值控制系统
溶液配制问题
30% NaoH QB H2O QA
问题：当NaoH用量QB变化时， 调整稀释水量QA 以使稀释液 NaoH的浓度为6~8%左右。
混 合 器
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 ？）。
6~8% NaoH
一般的比值控制问题
物料 B QB 后 续 QA 装 置
蒸汽
煤气
转化气
合成氨变换炉变比值 控制系统（除法器方案）
双闭环比值控制系统
（3）特点 1、具单闭环特点 2、主从物料各自稳定在给定值上，总量一定 3、提、降负荷容易 4、投资多 （4）应用场合 1、主从物料波动频繁，比较大 2、总量一定情况 3、工艺上经常需要改变给定值 4、主从物料浓度稳定 5、仪表多，使用受限制。
双闭环比值控制系统
F1
主控制器 控制阀 测量变送 主对象
比值系数的计算
1. 流量与测量信号成线性关系的计算
F2 16 4 4 I 2 4 F2 max F2 F1max K' F I1 4 F1 F2 max 1 16 4 4 F1max
2. 流量与测量信号成非线性关系的计算
F k p
F22 16 4 4 2 2 F2 max I2 4 F22 F1max K' 2 2 2 I1 4 F1 F1 F2 max 16 4 4 2 F1max
方法一：采用具有相反特性曲线的对数流量特
性的控制阀，能实现部分补偿。因为对数流量
特性控制阀的放大系数是随着负荷的增加而增
加。
除法器非线性的解决方案
方法二：当主、副流量均为差压法测量时，主流 量加开方器，而副流量不加开方器，利用副流量 测量变送的非线性去补偿除法器的非线性。但此 时，主、副流量测量信号一个是线性、一个是非 线性，造成比值系数随主流量变化，因此必须采
yA
则
K
yB
KA KB
。
比值调节系统的注意事项
1．关于开方器的选用 在差压法测量流量时，测量信号与流量之间关系
（1）未加开方器
在工作点F = F0 时，放大倍数为：K = 1/F1max2F0, 差压法测量流量时，其静态放大系数，是随负荷变化而变化， F1↑→K↑造成系统不稳定，影响动态品质 （2）开方后： 在工作点F = F0 时，放大倍数为：K = 1/F1max,与工作点无关 *结论：在负荷变化较大时，或控制精度较高时必须加开方器
比值调节系统的注意事项
逻辑实现： １正常蒸汽为主物料，天然气为从动物料 ２提量时与正常相同（定值器→HS→FC1SP→P1→K′→LS →FC2SP ３减量时：降低定值器，通过LS→减天然气→HS→蒸汽 定值→LS→FC2SP→P2→HS→FC1SP
合成氨变换炉变比值 控制系统
工艺特性：
（1）用蒸汽控制一段 触媒层温度 （2）蒸汽与半水煤气 的比值应随一段触媒 层温度而变。
比值控制系统的投运及整定
单闭环比值调节系统：
比值器为工业要求的比值即
QA ＝K QB
；（要求 y A K AQA ， yB K BQB ）
调节器1按单回路调节算法参数整定法进行。 双闭环比值调节系统： 调节器2、调节器1均按单回路调节算法参数整定法进行； 比值器 K＝ QA
QB
（要求 y A K AQA
比值控制系统的实施---乘法器
QB IB
稳态条件: K2 IA = IB
K2 QA QB Q , K AB A QA max QB max QB
IA
K2
FC
QA
1 QA max 1 K2 K AB QB max K1
K1 1
比值控制系统的实施---除法器
QB
稳态条件: K3 = IA / IB
FT1
PA
孔板A
双闭环比值控制系统
（1）引入 单闭环虽然应用广泛，但存在最大弊病：主物料不能恒 定，对物料只检测不控制，生产上有较大波动，而工艺上又 不允许，特别是要求总量一定时，就不能满足工艺生产要求。
（2）动作过程 1、主物料波动自身调整 2、同时作为从动物料调节器给定值同单闭环 3、从动物料波动自身调整。
5、用除法器实施存在非线性，小负荷放大系数大，大负荷下小
除法器存在的非线性问题
1.如果过程为线性，比值 控制器由于 除法器非线性的引入， 在小负荷时， 系统不易稳定。 2.如果过程本身为非线性 （放大系数 随负荷增大而增大）， 采用除法器组 成比值控制系统，能对 非线性进行补 偿，提高控制质量。
除法器非线性的解决方案
对象
F1 F2
F2
(a)工艺流程图
（b）原理方块图
开环比值控制系统
特点： 1、开环系统，F1有检测无控制，F2有控制无检测 2、由于F2无检测无法了解F2/F1的工艺比值 3、阀采用线性 4、结构简单，仪表少 应用： 1、F1浓度稳定 2、F2压力稳定 3、总量不限 主动物料：生产中的主要物料，其信号称之主信号 从动物料：与主物料相匹配的物料，或随主物料变化的物料。
取措施。
补偿是利用二者随流量负荷的增 加一个放大倍数增加，另一个放 大倍数下降的原理进行补偿的。
除法器非线性的解决方案
K 比值控制器 I2 I0 除法器 I1
F2 流量对象
控制阀
测量变送2
F1 开方器
测量变送1
由于主、副流量测量信号一个是线性、一个是非线性， 造成各工作点比值系数变化，因此，必须保证给定值也 随F1的变化而变化，确保给定与反馈的差值一定。
变比值控制系统
(1)引入： 1、定比值系统，其比值系数是固定的，即仪表投运后， K′总是保证不变的，但实际生产中，根据工艺要求需改变 工业比值，即改变比值系数K′，这样定比值系统是不能作 到。 2、当主从物料浓度变化时，须自动调整，工艺比值，也 就是自动修正比值系数，定比值系统也难适应。
变比值控制系统
串级和比值控制混合系统框图
R( s )
GC ( s )
K
GC1 ( s)
GV 1 ( s)
G01 ( s )
F1
G0 ( s )