比值控制
关于比值控制的例子
关于比值控制的例子
1. 你知道做蛋糕时怎么控制糖和面粉的比值吗？这就像是一场甜蜜的冒险！比如说我们做一个巧克力蛋糕，那巧克力和面粉可不能随便放呀，得有个合适的比例。
不然放太多巧克力，那蛋糕可能就过于甜腻；放太少呢，又没了那浓郁的巧克力味。
就像跳舞一样，节奏要把握好才行！
2. 哎呀，想想装修房子时涂料和水的比值也很重要呢！这不就跟调颜料似的嘛。
如果水加太多，那涂料刷上去可能遮盖力就不够；水太少呢，又不好刷均匀。
这可不能马虎，就像给房子穿上一件合适的衣服，得精心搭配呀！你说是不是？
3. 咱平时喝的鸡尾酒，调制时各种酒的比值简直太关键啦！那简直就是一个神奇的魔法。
就好比说调制一杯莫吉托，朗姆酒和苏打水的比例要是不对，味道可就差了老远。
这就如同搭积木，一块放错地方可能整个就歪啦！这多有意思呀！
4. 嘿，你瞧汽车里的燃油和空气的比值重要不？这就像人的呼吸一样。
如果比值不合适，车子可能跑不起来或者费油得很呢。
这就好像跑步，呼吸节奏乱了，还怎么跑得好呢？你说气人不气人！
5. 做面包时酵母和面粉的比值也不容忽视呀！这就好像一场小小的战役。
酵母多了，面包可能发得太过；少了呢，又发不起来。
这和打仗安排兵力一样，得恰到好处才能胜利呀！这是不是挺神奇的？
6. 想想花园里肥料和土壤的比值，那可决定了花花草草的生长呢！多像给植物们准备美食呀。
肥料太多可能会把植物“烧”坏，太少又不够营养。
这就好比给孩子喂饭，多了少了都不行，得刚刚好呢！真的是太重要啦！
结论：比值控制在生活中真是无处不在呀，不管是做美食、装修还是其他方面，都得用心去把握好比例，才能有理想的效果呀！。
(工业过程控制)7.比值控制
为防止异常情况对系统造成损害，需 设计安全保护措施，如联锁、紧急停 车等。
控制参数的整定
确定控制参数
根据控制目标和工艺要求，确定合适的控制参数，如比例系 数、积分时间等。
整定控制参数
通过实验或仿真，调整控制参数，以达到最佳的控制效果。
05
比值控制系统的调试与优化
系统调试
硬件设备检查
确保所有硬件设备如传感器、执行器、控制 器等都已正确安装并正常工作。
03
程的稳定和排放达标。
比值控制的重要性和优势
提高产品质量和产量
通过精确控制物料比例，可以 稳定生产过程，提高产品质量
和产量。
节能降耗
合理地控制物料比例可以降低 能耗和物耗，提高生产效率和 经济性。
减少环境污染
通过精确控制反应过程，可以 减少副反应和废弃物的产生， 降低对环境的污染。
提高生产安全
比值控制可以减少人工操作和 人为误差，降低生产事故的风
参数整定
根据实际工艺需求，对控制器参数进行整定， 以获得最佳的控制效果。
软件配置
根据比值控制需求，对控制软件进行配置， 包括输入输出信号、控制算法等。
模拟测试
在调试过程中，通过模拟测试来验证比值控 制系统的功能和性能。
系统优化
01
控制策略优化
对比值控制算法进行优化，以提高 系统的响应速度和稳定性。
求进行。
调节阀的安装位置和方式应合理 选择，以保证调节的准确性和可
靠性。
03
比值控制策略
固定比值控制
总结词
固定比值控制是一种简单的比值控制策略，通过设定固定的比例来控制两个或多 个输入流之间的输出比例。
详细描述
固定比值控制通常用于工业过程中需要保持恒定比例的场合，例如气体混合、液 体配料等。通过设定固定的比例系数，可以确保输入流之间的输出比例保持不变 。这种控制方法简单易行，但缺乏灵活性，无法应对输入流变化的情况。
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
§6比值控制
§6比值控制基本要求：《过程控制工程》背景：生产中有要求两种或多种物料流量成一定比例典型：燃烧过程，燃料和空气成比例能充分燃烧。
若（1）空气不充分，浪费燃料，污染大气；（2）空气过多，燃烧效率？降低温度？影响产品质量主物料/主动量：处于主导地位的物料从物料/从动量：按主物料进行配比，跟随主物料变化而变化例：燃烧过程：燃料主动量，空气跟随燃料变化，从动量因物料多是流量，因此也称主流量和副流量 比值21q q k比值控制：从动量随主动量按一定比例关系变化，为随动控制常见的几种比值控制系统的组成、设计及应用一．常用比值控制方案1．单闭环比值控制（缺方框图）主动量经比值器W c1(s)作为Q 2?(W c2)的给定值，接比值k 跟随Q 1变化。
当Q 1不变，Q 2受到的扰动通过Q 2的闭合回路进行定值控制，Q 1 Q 2在原始数值上保持不变，且保证Q 2和Q 1还是成比例。
当Q 1受扰动，相当于Q 2的设定值改变，但闭环回路将使Q 2跟随设定值的变化，Q 1 Q 2在新流量数据保持不变，使Q 2和Q 1还是保持比例。
当Q 1 Q 2同时受扰动。
总之，保持Q 2/ Q 1=k 不变示例：包含比值控制的炉温控制系统。
（缺方框图）2．双闭环比值控制单闭环比值中主动量q1，不受控制，易受干扰，所以采用双闭环比值控制。
（缺方框图）主动量控制（单）回路是一个定值控制：克服主动量扰动，实现定值控制。
从动量单回路是一个随动控制：克服从动量扰动，实现随动控制。
特点：主、从动量均比较稳定。
两个控制回路通过比值器发生联系，除去比值器，两个独立单回路控制可实现静态比值关系。
示例：双闭环比值控制的主动量回路作为炉温串级控制的一部分：串级：主变量是炉温，副变量是燃料流量该系统：实现炉温控制，保证空燃比。
（缺图）3．变比值控制背景：当要求两种物料流量的比值随第三个参数需要变化，《过程控制系统》一．基本概念背景：工艺上有要求两种或两种以上的物料流量保持一定比例。
比值控制系统的工作原理
比值控制系统的工作原理
比值控制系统是一种基于偏差量和比例常数的控制系统。
其工作原理如下：
1. 比例控制：比值控制系统根据输入偏差量和比例常数，计算出输出信号。
比例控制的原理是通过将错误信号和一个固定的乘法因子相乘来产生输出信号。
这个因子就是比例常数，用于调整输出与输入之间的比例关系。
2. 反馈环路：比值控制系统通常采用反馈环路来实现。
它将输出信号与期望输出值进行比较，通过反馈回路将差异信号传递回控制器。
控制器根据差异信号调整输出信号，使其接近期望输出值。
这样，控制系统就能够实时地校正偏差，并不断调整输出信号以实现稳定的控制。
3. 闭环控制：比值控制系统通过闭环控制来实现。
它不仅考虑输入和输出之间的比例关系，还根据反馈信号对输出信号进行调整。
这种控制方式能够根据实际情况动态地调整输出信号，提高控制的准确性和稳定性。
总体而言，比值控制系统的工作原理是通过比例调节和反馈控制来实现对输出信号的调整和校正。
它能够实时地根据反馈信号对输出信号进行调整，达到期望的控制效果。
比值控制
§5-1 基本概念及结构方案
（四）变比值控制系统 很多情况下比值不是最终目的，而是保证产品产量、质量的手段。因 此，比值系数应根据质量要求进行修正。于是出现了按照一定工艺指标自 动修正比值系数的变比值控制系统（串级比值控制系统）。
设定值
+
y
主控制器
-
+
比值控制器
-
执行器
副流量对象
主流量对象
Q2 Q1
dI2 dQ2
Q2 Q20
2 Q2
2Q20
2 Q2 max
16
讨论：采用差压法测流量时，静态放大系数随流量的负荷变化 而变化。负荷（稳态工作点）升高，放大系数增大，系 统稳定性下降，反之，系统稳定性提高。 解决方法：负荷变化较大时，流量测量要用线性检测仪表。
§5-2 比值控制系统的设计和实施
§5-2 比值控制系统的设计和实施
若使
Q2 ( S ) K Q1 ( S )
则可保证从动量与主动量严格同步 。
为此可求得补偿器的传递函数：
Wz ( S ) K [1 Wc ( S )Wv ( S )Wo ( S ) H m 2 ( S )] Wk ( S )Wc ( S )Wv ( S )Wo ( S ) H m1 ( S ) 1 Wc ( S )Wv ( S )Wo ( S ) H m 2 ( S ) Q2 max Wc ( S )Wv ( S )Wo ( S ) H m1 ( S ) Q1max Wk ( S ) K Q1max Q2 max
2 Q2 2 Q1 2 I 2 4 Q2 2max I1 4 Q1max ' 2
即： K
2
K
'
仪表比值系数为：
比值控制系统的种类
比值控制系统的种类
比值控制系统根据其结构和特性可以分为不同的种类。
以下是比值控制系统的一些常见种类：
1. 开环比值控制系统：在这种系统中，主动量的比例关系是通过预设的参数直接调节的，没有反馈机制。
这种控制系统比较简单，但对于外界干扰很敏感。
2. 单闭环比值控制系统：这种系统中，主动量的比例关系是通过一个反馈回路进行调节的。
反馈机制可以根据实际输出与期望输出之间的差异来调整主动量，以保持比例关系。
3. 双闭环比值控制系统：这种系统在单闭环比值控制系统的基础上增加了一个内环控制回路。
这个内环可以进一步调整主动量，使其更准确地维持比例关系。
4. 变比值控制系统：这种系统中，比例关系不是固定的，而是可变的。
根据特定条件或需求，系统可以自动调整比例关系来满足要求。
5. 串级比值控制系统：这种系统中，多个比值控制系统按一定次序串联连接，形成一个层级关系。
每个控制环节都负责维持其管理的比例关系，最终实现整体的比值控制。
6. 比值控制组合的系统：这种系统结合了多种比值控制技术和方法，根据具体需求和复杂性进行组合，以实现更精确的比值控制效果。
比值控制
比值控制系统的结构形式
（三）双闭环比值控制：
F1
F T FC 1
F1
F C 2
F2
F2
双闭环比值控制系统：双闭环比值控制有时可用两个简单控制 系统代替，只是不便于负荷提降。
双闭环比值控制需要防止共振的产生。在主动流量回路调节频率与从 动流量调节回路调节频率不要太接近。
比值控制系统的结构形式
比值控制系统的结构形式
（一）开环比值控制：
F1
FT
FY
比值器
开环比值：所用 仪表少，结构简 单，当F1变化时， 比值控制才起作 用，用于从动量 干扰小，比值关 系要求不太严格 的情况下。
F2
F1
流量测量
比值器
控制阀 F2
比值控制系统的结构形式
（二）单闭环比值控制：
F1
FT
单闭环比值控制：单闭
环比值控制是在开环比
值基础上增加了一个从 动量的控从动量波动较 大，对比值控制精度要
FC
F2
求较高的场所。 F2
F1
比值控制系统的结构形式
（三）双闭环比值控制：
F1
F T FC 1
F1
比值器
F Y
F C 2
F2
F2
双闭环比值控制系统：双闭环比值控制是在单环比值基础上增 加了一个主动量的控制回路而构成。适用于主动量波动较大且 允许控制，从动量波动也较大，对比值控制精度要求较高的场 所
第三节比值控制系统
一、基本原理和结构
比值控制的意义：有些生产过程需要保持两种物料的流量成 一定比例关系，一旦比例失调就会影响产品的质量和数量， 甚至造成生产安全事故。 主动物料：在两种物料中，处于主导地位的物料称为主动物 料，一般用F1表示； 从动物料：另一种物料按主动物料进行配比，跟随主动量而 变化，称此物料为从动物料，一般用F2表示。 工艺流量比k：k=F2/F1 即工艺要求的从动物料与主动物料之 比。
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比值控制内容
比值控制问题的由来； 常用的比值控制方案与系统结构； 流量比值与比值器参数的关系； 变比值控制系统的特点与应用场合； 仿真举例
溶液配制问题
30% NaoH
H2O
QB
QA
混 合 器
6~8% NaoH
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。 解决方案：
×
RVsp
RV
FC
RF
凝液
TC
蒸汽
T2sp
T2
系统功能： （1）变比值串级？ （2）变增益串级？
工艺
（3）前馈反馈串级
介质
控制 ？
换热器变比值串级控制仿真
(参见模型…/FFControl/ExHeaterRatio_PID.mdl)
结论
讨论了流量比值控制问题； 介绍了常用的比值控制方案； 分析了流量比值与比值器参数的关系； 详细列举了燃烧控制中常用的逻辑提降量
QB QB max
,
K AB
QA QB
K2
1 K AB
QAmax QB max
1 K1
比值控制系统方案3
QB
IB
÷
IA
IA / IB
K3
RC
QA
稳态条件: K3 = IA / IB
K3
QA QB
QB max QAmax
K AB
QB max QAmax
存在问题：物料A的流量回路存在非线性，当物料B的流量减少时， 回路增益增大，有可能使系统不稳定，并可能出现“除零”运算。
（1）出口浓度控制； （2）入口流量的比值控制（流 量比值 ？）。
一般的比值控制问题
物料 B
QB 后续
物料 A
QA
装置
要求：QA / QB = KAB（比值系数）而QB 为主动流量， QA 为可控量，要求设计一控制系统通过调节QA 以实现上述 比值控制目标。
比值控制系统方案1
QB IB K1 IA
I1
I2
I3
K
FC
K值；
（3）若F1的变化范围为10~20T/hr， 试求取稳态条件下I2与I3的变化范围 （用mA表示）
F2 ( 清水)
比值控制的逻辑提降量
蒸汽
LS
I3
I1
F1C
燃料
Q1
PC
I0
HS I2 I4
F2C
K
Q2
空气
功能: (1) 正常工况下实现 锅炉蒸汽压力对燃料流量 的串级控制，以及燃料与 空气流量的比值控制
(2) 提负荷时先提空气，而 降负荷时先降燃料量。
分析要点：正常工况时，
I1 I2 I3 I4 I0
换热器出口温度 变比值串级控制系统
FC
QA
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 QAmax
K1
QB QB max
,
K AB
QA QB
K1
K AB
QB max QAmax
比值控制方案2
QB IB
IA
K2
FC
QA
稳态条件: K2 IA = IB
K2
QA QAmax
问题与解决方案； 简单介绍了变比值控制系统的特点与应用
场合。
练习题
右图表示了NaOH溶液的稀释过程， 输入溶液浓度为20%，要求进一步用
F1 ( NaOH溶液 )
清水稀释成浓度为5%的溶液。流量F1、 F2的测量仪表均为线性变送器，仪表 量程分别为0~30T/hr和0~120T/hr，并 采用DDZ-Ⅲ型，K为比值计算单元。 （1）求K值与流量比值的关系式； （2）根据所描述的工艺情况，确定