10单回路控制系统11复杂控制系统课件.ppt

1、10 10 单回路控制系统单回路控制系统10.1 概述概述单回路控制系统方框图单回路控制系统方框图单回路控制系统单回路控制系统：由一个测量元件、一个变送器、一个控由一个测量元件、一个变送器、一个控 制器、一个执行器和一个被控对象组成制器、一个执行器和一个被控对象组成 的单闭环控制系统。也称简单控制系统。的单闭环控制系统。也称简单控制系统。10.1.1 10.1.1 换热器的温度控制换热器的温度控制 热交换器是常见的一种传热设备，通过它可以将冷物料加热热交换器是常见的一种传热设备，通过它可以将冷物料加热( (或冷却或冷却) )到预定的温度。图示为一个列管式换热器，其中载流体的热量首先传给套到预定

2、的温度。图示为一个列管式换热器，其中载流体的热量首先传给套管的内壁，经管壁传导后再传给冷流体。传热过程中存在几个串联的热阻，管的内壁，经管壁传导后再传给冷流体。传热过程中存在几个串联的热阻，故换热器是一个多容量对象，时间常数和滞后都比较大。根据工艺要求，故换热器是一个多容量对象，时间常数和滞后都比较大。根据工艺要求，需要控制的参数是冷流体被加热后的出口温度需要控制的参数是冷流体被加热后的出口温度T T1O1O，此温度要求保持在某一，此温度要求保持在某一设定数值。影响出口温度设定数值。影响出口温度T T1O1O的扰动因素主要有：冷流体进口温度的扰动因素主要有：冷流体进口温度T T1i 1i 和流

3、和流量量F F1 1、载热体入口温度、载热体入口温度T T2i2i和流量和流量F F2 2等。常见控制方案有下面两种：等。常见控制方案有下面两种： (a)(a)方案一：控制载热体流量方案一：控制载热体流量 (b) (b) 方案二：控制冷流体分流量方案二：控制冷流体分流量冷流体F1,T1i 载热体 F2,T2iT1OT20TCF1, T1F1T1OF2TC10.1.2 10.1.2 离心泵的流量控制离心泵的流量控制 离心泵是液体输送的常用设备。生产工艺往往对输送的流体流量有定离心泵是液体输送的常用设备。生产工艺往往对输送的流体流量有定量的要求。此时被控量是离心泵的实际排出液体的流量，扰动因素主要

4、有量的要求。此时被控量是离心泵的实际排出液体的流量，扰动因素主要有管道阻力特性的变化和泵的供电电压的变化等。控制方案常见的有如下三管道阻力特性的变化和泵的供电电压的变化等。控制方案常见的有如下三种：种：(a) (a) 直接节流方案直接节流方案 (b) (b) 控制旁路流量方案控制旁路流量方案 (c) (c) 控制转速方案控制转速方案FCFCFC换热器的温度控制换热器的温度控制1、请问系统（、请问系统（a）和（）和（b）被控变量和操作变量分别是什么？）被控变量和操作变量分别是什么？2、请画出控制系统（、请画出控制系统（a）的方框图。）的方框图。3、请写出系统（、请写出系统（a）输出与输入、输出与

5、扰动的关系表达式。）输出与输入、输出与扰动的关系表达式。（a）（b）冷流体F1,T1i 载热体 F2,T2iT1OT20TCF1, T1F1T1OF2TC单回路控制系统的设计主要包括以下几个环节：单回路控制系统的设计主要包括以下几个环节： 1、被控量和操纵量的选择、被控量和操纵量的选择 2、检测及变送环节的考虑、检测及变送环节的考虑 3、控制阀的选择、控制阀的选择 4、控制器控制作用的选择、控制器控制作用的选择 5、控制系统的工程整定和投运、控制系统的工程整定和投运一一. .选择的意义选择的意义10.2 10.2 被控量和操纵量的选择被控量和操纵量的选择操纵量是被控对象的输入信号，被控量是其输

6、出信号。操纵量是被控对象的输入信号，被控量是其输出信号。10.1.1 被控量的选择被控量的选择二二. . 选择方法选择方法选择原则选择原则 作为被控量，必须能够获得检测信号并有足够大的灵敏度，滞后要小。 必须考虑工艺生产的合理性和仪表的现状，检测点的选取必须合适。 10.1.2 操纵量操纵量的选择的选择用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量。用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量。 扰动作用下系统的方框图对象扰动通道广义对象控制器fyyfxox选择原则：选择原则： 操纵量应是可控的，即工艺上允许调节的变量。操纵量应是可控的，即工艺上允许调节的变量。 操纵量一般比其它干扰对被

7、控变量的影响更加灵敏。操纵量一般比其它干扰对被控变量的影响更加灵敏。 检测元件及变送器的功能是对被控量进行正确测量，并检测元件及变送器的功能是对被控量进行正确测量，并将其转换位标准信号，是信息获取和传送的重要环节。作为将其转换位标准信号，是信息获取和传送的重要环节。作为广义对象的一部分，前述关于对象特性和操纵量选择的原则广义对象的一部分，前述关于对象特性和操纵量选择的原则同样适用于检测与变送环节特性的选择。同样适用于检测与变送环节特性的选择。10.3 10.3 检测及变送环节检测及变送环节 测量元件测量元件时间常数时间常数（主要指（主要指 测温元件时间常数）测温元件时间常数） 会造成测量滞后会

8、造成测量滞后 测量元件纯滞后测量元件纯滞后（主要由测量元件安装位置引起）（主要由测量元件安装位置引起）例例 a ：温度控制系统：温度控制系统 例例 b ： PH值控制系统图值控制系统图12.4 12.4 控制阀的选择控制阀的选择 执行器执行器10.4.1 10.4.1 控制阀的流量特性的选择控制阀的流量特性的选择按配管情况选择阀的特性按配管情况选择阀的特性控制不适宜等百分比等百分比直线等百分比等百分比等百分比直线直线实际工作特性所选流量特性S0.3S=0.60.3S=1.00.6配管状态控制阀种类繁多，各有特点，选用时需注意两点：控制阀种类繁多，各有特点，选用时需注意两点： 1 1、被测介质的

9、工艺条件，如温度、压力、流量等。、被测介质的工艺条件，如温度、压力、流量等。 2 2、被测介质的流量特性，如黏度、腐蚀性、毒性、是、被测介质的流量特性，如黏度、腐蚀性、毒性、是 否含悬浮颗粒、液态还是气态等。否含悬浮颗粒、液态还是气态等。10.4.2 10.4.2 控制阀结构形式的选择控制阀结构形式的选择控制阀的应用特性控制阀的应用特性 直通单座阀直通单座阀结构简单，装配方便，泄漏小，但受流体冲击不平衡力大。结构简单，装配方便，泄漏小，但受流体冲击不平衡力大。适用于小口径适用于小口径Dg25mm 的场合。的场合。 直通双座阀直通双座阀 受流体冲击不平衡力影响小，但关不严渗漏较大，适用于大受流体

10、冲击不平衡力影响小，但关不严渗漏较大，适用于大口径管道的场合。口径管道的场合。 角形阀角形阀 角形阀的阀体受流体的冲击小，体内不易结污，对粘度高、角形阀的阀体受流体的冲击小，体内不易结污，对粘度高、有悬浮物和颗粒物的流体尤为适用，并且调节稳定性较好。有悬浮物和颗粒物的流体尤为适用，并且调节稳定性较好。 蝶阀蝶阀 流阻小，适用于低差压大流量的气体及含有固体悬浮物的介流阻小，适用于低差压大流量的气体及含有固体悬浮物的介质，通常流量特性与等百分比相似。质，通常流量特性与等百分比相似。 隔膜阀隔膜阀 用于强腐蚀性粘度高带悬浮物或带纤维的介质，但不耐高温用于强腐蚀性粘度高带悬浮物或带纤维的介质，但不耐高

11、温和高压和高压 三通阀三通阀 适用于介质三个方向的流适用于介质三个方向的流 通。分三通合流阀和三通分流阀。通。分三通合流阀和三通分流阀。对于三个系统的分合流控制非常有效。属新型结构阀。对于三个系统的分合流控制非常有效。属新型结构阀。 气开（有信号压力时阀打开）还是气关（有信号气开（有信号压力时阀打开）还是气关（有信号压力时阀关闭）式的选择主要基于以下几点考虑：压力时阀关闭）式的选择主要基于以下几点考虑： 1 1、生产的安全；、生产的安全； 2 2、保证产品质量考虑；、保证产品质量考虑； 3 3、降低原料和动力的损耗；、降低原料和动力的损耗； 4 4、介质特点；、介质特点； 5 5、控制阀作用方

12、式的选择要和控制器作用方式的、控制阀作用方式的选择要和控制器作用方式的选择匹配以满足控制通道作用方向的要求。选择匹配以满足控制通道作用方向的要求。10.4.3 10.4.3 控制阀开闭方式的选择控制阀开闭方式的选择气开与气关气开与气关 (a) (b) (c) (d)控制阀的组合方式(a)、(d)气关式； (b)、(c)气开式正正反 正反反正反 在新装置的设计时，通常按流通能力在新装置的设计时，通常按流通能力C值确定阀门口径，值确定阀门口径，常用方法有两种：常用方法有两种： 1、根据实际最大流量、根据实际最大流量Qmax，算出响应的流通能力，算出响应的流通能力Cmax，然然 后从产品系列中选取稍

13、大于后从产品系列中选取稍大于Cmax的的C值及相应的阀门口径，值及相应的阀门口径，选取时应留必要的余地。最后在实际最大流量选取时应留必要的余地。最后在实际最大流量Qmax及实际最小及实际最小流量流量Qmin时的阀门开度进行验算：在时的阀门开度进行验算：在Qmax时应不大于时应不大于90%,在在Qmin时不小于时不小于10%。 2、按常用流量算出相应的流通能力、按常用流量算出相应的流通能力Cvc。选用阀门。选用阀门C值应值应使使Cvc/C在在0.250.8之间，即按常用流量乘以之间，即按常用流量乘以41.25倍。一般倍。一般Cvc/C=0.5为相宜，当工作特性为对数型时可更小些。为相宜，当工作特

14、性为对数型时可更小些。10.4.4 10.4.4 控制阀口径的选择控制阀口径的选择控制阀口径选择附表控制阀口径选择附表 (1)(1)特点：输出信号在最大值和最小值两者间切换。特点：输出信号在最大值和最小值两者间切换。(2)(2)适用：允许被控量有持续的小幅度波动。适用：允许被控量有持续的小幅度波动。 (1)(1)特点：抗干扰能力强，过渡过程时间短，但有余差。特点：抗干扰能力强，过渡过程时间短，但有余差。(2)(2)适用：控制通道滞后较小，负荷变化不大，允许被适用：控制通道滞后较小，负荷变化不大，允许被 控量在一定范围内变化的系统。控量在一定范围内变化的系统。 10.5 10.5 控制器控制作用

15、的选择控制器控制作用的选择位式控制：位式控制：比例控制：比例控制：控制规律的选择控制规律的选择(1)(1)特点：对克服对象的容量滞后有显著的效果。特点：对克服对象的容量滞后有显著的效果。(2)(2)适用：负荷变化大，容量滞后大，控制质量适用：负荷变化大，容量滞后大，控制质量 要求很高的系统。要求很高的系统。 (1)(1)特点：过渡过程结束时无余差，但系统的稳特点：过渡过程结束时无余差，但系统的稳 定性降低。定性降低。(2)(2)适用：滞后较小，负荷变化不大，被控量不适用：滞后较小，负荷变化不大，被控量不 允许有余差的控制系统允许有余差的控制系统 。比例积分控制：比例积分控制：比例积分微分控制：

16、比例积分微分控制：常用的常用的PID调节规律：调节规律：）（dtdeTdedtTieKpy1PID调节规律特点综述：调节规律特点综述：控制器正、反作用的选择控制器正、反作用的选择10.6 10.6 控制器的参数整定控制器的参数整定整定方法整定方法理论计算法理论计算法工程整定法工程整定法（实验整定法）（实验整定法）一、临界比例度法一、临界比例度法二、衰减曲线法二、衰减曲线法三、经验凑试法三、经验凑试法12.7 12.7 自动控制系统的投运自动控制系统的投运 在一般情况下简单控制系统（单回路控制系统）基本上能在一般情况下简单控制系统（单回路控制系统）基本上能够满足生产控制要求。但针对一些特殊的情况

17、：如系统干扰因够满足生产控制要求。但针对一些特殊的情况：如系统干扰因素多、干扰剧烈，以及工艺上有特殊的要求时，采用简单的控素多、干扰剧烈，以及工艺上有特殊的要求时，采用简单的控制系统无论怎样进行参数调整也达不到生产控制要求时，则必制系统无论怎样进行参数调整也达不到生产控制要求时，则必须采用复杂的控制系统。须采用复杂的控制系统。 所谓复杂控制系统就是在简单反馈控制回路中增加了所谓复杂控制系统就是在简单反馈控制回路中增加了计算计算环节环节、控制环节控制环节或或其他环节其他环节的控制系统称为复杂控制系统。但的控制系统称为复杂控制系统。但从输入和输出变量的关系来看，其总体上仍是单一的。从输入和输出变量

18、的关系来看，其总体上仍是单一的。 复杂控制系统主要有串级、比值、前馈、分程、复杂控制系统主要有串级、比值、前馈、分程、选择性、双重等控制系统。选择性、双重等控制系统。 本章主要说明本章主要说明串级、比值和前馈控制系统串级、比值和前馈控制系统：基：基本原理、系统结构、性能分析、以及它们的设计和本原理、系统结构、性能分析、以及它们的设计和应用等方面的问题。应用等方面的问题。11.1 串级控制系统串级控制系统F1 TC FCT10F211.1.1 串级控制系统组成及原理串级控制系统组成及原理 此时把冷流体出口温度控制器此时把冷流体出口温度控制器TCTC的输出，作为载热体流量控的输出，作为载热体流量控

19、制器制器FCFC的设定值。载热体流量的设定值。载热体流量F F2 2用节流式流量计测量，其测量值用节流式流量计测量，其测量值输入输入FCFC控制器与设定值比较。根据偏差的大小和方向，控制器发控制器与设定值比较。根据偏差的大小和方向，控制器发出控制信号去操纵控制阀动作。这样，载热体的流量扰动因素可出控制信号去操纵控制阀动作。这样，载热体的流量扰动因素可及时地被克服，能够较好地保证冷流体出口温度的控制质量。及时地被克服，能够较好地保证冷流体出口温度的控制质量。 换热器温度串级控制系统换热器温度串级控制系统炉膛出口燃料原料油TT1TC1MTT2TC2外给TT管式加热炉温度控制管式加热炉温度控制MTT

20、2TC2外给外给TTT1TC1T给定给定饱和蒸汽饱和蒸汽过热蒸汽过热蒸汽减温水减温水给水给水锅炉主蒸汽温度控制锅炉主蒸汽温度控制串级控制系统方框图串级控制系统方框图主控（变）量：主控（变）量：指工艺控制指标，是在串级控制系统中起主导作用的被控量指工艺控制指标，是在串级控制系统中起主导作用的被控量y1，即上例中的冷流体出口温度，即上例中的冷流体出口温度T10。副控（变）量：副控（变）量：指为了稳定主控变量或某种需要引入的辅助变量指为了稳定主控变量或某种需要引入的辅助变量y2，如上例，如上例中的载热体流量中的载热体流量F2。主对象：主对象：由主控变量表征其主要特性的生产设备，如上例中的换热器以及从

21、由主控变量表征其主要特性的生产设备，如上例中的换热器以及从控制阀到冷流体出口温度检测点之间的所有管道。控制阀到冷流体出口温度检测点之间的所有管道。副对象：副对象：由副控变量表征其主要特性的生产设备，如上例中载热体由副控变量表征其主要特性的生产设备，如上例中载热体流量检测点到控制阀之间的管道。流量检测点到控制阀之间的管道。主控制器：主控制器：按主控变量的测量值与工艺规定值（即设定值按主控变量的测量值与工艺规定值（即设定值y y1010）之间）之间的偏差工作，其输出作为副控制器的设定值，在系统中起主导的偏差工作，其输出作为副控制器的设定值，在系统中起主导作用。如上例中的作用。如上例中的TCTC。副

22、控制器：副控制器：按副控变量的测量值与主控制器来的设定值之间的偏差按副控变量的测量值与主控制器来的设定值之间的偏差工作，其输出直接操纵执行器。如上例中的工作，其输出直接操纵执行器。如上例中的FCFC。主回路：主回路：由主对象、主测量变送器、主控制器、副控制器、控制阀由主对象、主测量变送器、主控制器、副控制器、控制阀及副对象构成的外回路，亦称外环或主环。及副对象构成的外回路，亦称外环或主环。副回路：副回路：由副对象、副测量变送器、副控制器及控制阀构成的回路由副对象、副测量变送器、副控制器及控制阀构成的回路, ,亦称内环或副环。亦称内环或副环。11.1.2 工作过程工作过程根据扰动进入系统的位置不

23、同，可分为三种情况：根据扰动进入系统的位置不同，可分为三种情况： 温度控温度控制器制器流量控流量控制器制器控制控制阀阀流量流量对象对象温度温度对象对象温度变温度变送器送器流量变流量变送器送器以换热器温度串级控制系统为例以换热器温度串级控制系统为例1 1）扰动进入副回路）扰动进入副回路2 2）扰动进入主回路）扰动进入主回路3 3）扰动同时作用于主回路与副回路）扰动同时作用于主回路与副回路1）扰动进入副回路）扰动进入副回路 假如载热体的压力变化，使通过控制阀的载热体流量相应改变（控制阀开度未改变）。这时副控制器获得偏差信号，迅速地改变控制阀的开度。如果压力扰动量小，经过副回路控制后，一般可不影响冷

24、流体的出口温度；如果扰动量大，其大部分影响为副回路所克服，剩余小部分影响到冷流体的出口温度，使主控制器也投入控制过程。主控制器根据冷流体出口温度测量值偏离设定值的程度，适当改变副控制器的设定值。此时，副控制器把流量测量值与设定值两者的变化加在一起，从而进一步加速克服扰动的过程，使主控量（出口温度）较快回到设定值，这时控制阀留在新的开度上。温 度 控温 度 控制器制器流 量 控流 量 控制器制器控 制控 制阀阀流量流量对象对象温度温度对象对象温 度 变温 度 变送器送器流 量 变流 量 变送器送器2）扰动进入主回路）扰动进入主回路 假如进入换热器的冷流体流量和温度变化，破坏了热平衡而使出口温度波

25、动，这时由主控制器先起控制作用，它通过改变副控制器的设定值而使其发出控制信号，改变控制阀的开度，即改变载热体的流量，使主控量（出口温度）尽快回到设定值。在这个在过程中，副回路虽然不能直接克服扰动，但由于副回路的存在，加速了控制作用。在主、副控制器的共同作用下，克服扰动的影响较单回路控制快，控制过程也较短。 温 度 控温 度 控制器制器流 量 控流 量 控制器制器控 制控 制阀阀流量流量对象对象温度温度对象对象温 度 变温 度 变送器送器流 量 变流 量 变送器送器 总之，扰动进入副回路时，由于副回路控制通道短，滞后小，时间常数小，故可获得比单回路控制超前的作用。扰动小时，副环可完全克服扰动的影

26、响；扰动大时，副环抢先控制，剩少量由主、副环一起控制，故整个控制过程速度快，质量高。3）扰动同时作用于主回路与副回路）扰动同时作用于主回路与副回路 假如扰动使主、副被控量同方向（即同时增大或减小）假如扰动使主、副被控量同方向（即同时增大或减小）变化时，例如冷流体出口温度升高，载热体流量增大，则副变化时，例如冷流体出口温度升高，载热体流量增大，则副控制器所接受的偏差为主、副被控量两方向之和，偏差值就控制器所接受的偏差为主、副被控量两方向之和，偏差值就较大。此时副控制器的输出就以较大幅度改变控制阀的开度，较大。此时副控制器的输出就以较大幅度改变控制阀的开度，使出口温度尽快向设定值靠拢。假如扰动使主

27、、副被控变量使出口温度尽快向设定值靠拢。假如扰动使主、副被控变量反方向变化（即一个增大另一个减小），则副控制阀所接受反方向变化（即一个增大另一个减小），则副控制阀所接受的偏差信号为主、副被控变量两方向作用之差，其值将较小。的偏差信号为主、副被控变量两方向作用之差，其值将较小。此时控制阀开度需作较小的变化就可把出口温度调整回来。此时控制阀开度需作较小的变化就可把出口温度调整回来。 结论：结论：串级控制系统具有单回路控制系统的全部功能，控制串级控制系统具有单回路控制系统的全部功能，控制质量优于单回路控制系统，并且，实现方便，生产过质量优于单回路控制系统，并且，实现方便，生产过程中应用比较普遍。程中

28、应用比较普遍。 特点：两个闭环环路，内环和外环。特点：两个闭环环路，内环和外环。内环：副环，副控制器、副对象、副变送器（流量）内环：副环，副控制器、副对象、副变送器（流量） 随随动控制系统，给定值由主控制器输出给定，副控制器输动控制系统，给定值由主控制器输出给定，副控制器输出控制控制阀。出控制控制阀。外环：主环，主控制器、主对象、主变送器（温度）外环：主环，主控制器、主对象、主变送器（温度）定值定值控制系统，给定值由工艺设定，主控制器输出作为副控控制系统，给定值由工艺设定，主控制器输出作为副控制器的设定。制器的设定。11.1.3 特点特点11.1.4 设计与应用设计与应用1.容量滞后较大的过程

29、容量滞后较大的过程2.纯延时较大的过程纯延时较大的过程3.干扰变化激烈且幅度干扰变化激烈且幅度 较大的过程较大的过程4.参数相关联的过程参数相关联的过程5.非线性过程非线性过程11.2.1 前馈控制的基本概念前馈控制的基本概念TTTCM以下介绍两个反馈控制实例以下介绍两个反馈控制实例 问题的提出问题的提出 反馈控制系统控制滞后、不及时。反馈控制系统控制滞后、不及时。 为了改变反馈控制不及时的状况及不稳定的内在因素，提出为了改变反馈控制不及时的状况及不稳定的内在因素，提出 了了前馈控制前馈控制理论。理论。LTMLCFCFT1前馈控制前馈控制 又称为扰动控制，它与反馈控制原理完全不同，又称为扰动控

30、制，它与反馈控制原理完全不同， 它是按引起被控变量变化的干扰大小进行控制它是按引起被控变量变化的干扰大小进行控制 的，在这种系统中，要直接测量负载干扰量的的，在这种系统中，要直接测量负载干扰量的 变化，当干扰刚刚出现而能测出时，调节器就变化，当干扰刚刚出现而能测出时，调节器就 发出调节信号，使操纵变量作相应变化，发出调节信号，使操纵变量作相应变化， 使两使两 者（干扰与操纵变量）抵消于被控变量发生偏者（干扰与操纵变量）抵消于被控变量发生偏 差之前。因此，前馈控制对干扰的克服比反馈差之前。因此，前馈控制对干扰的克服比反馈 控制要快。控制要快。 前馈控制概念前馈控制概念 组成及原理组成及原理TTT

31、CMFTFC特点及局限性特点及局限性 特点：特点： 、前馈控制是一种开环控制。、前馈控制是一种开环控制。 、前馈控制按干扰大小进行补偿。、前馈控制按干扰大小进行补偿。 、前馈控制的调节规律不同于常规、前馈控制的调节规律不同于常规PID调节规律。调节规律。 、前馈控制只能抑制可测不可控的干扰对被控变量的影响。、前馈控制只能抑制可测不可控的干扰对被控变量的影响。 局限性：局限性： 、不可能针对每一个干扰都设计并应用一套独立的前馈控、不可能针对每一个干扰都设计并应用一套独立的前馈控 制系统。制系统。 、对不可测的干扰无法实现前馈控制。、对不可测的干扰无法实现前馈控制。 、前馈控制调节规律难以实现。、

32、前馈控制调节规律难以实现。11.2.2 前馈控制系统的主要形式前馈控制系统的主要形式11.2.2.1 单纯前馈控制系统单纯前馈控制系统TTTCMFTFC 换热器温度控制换热器温度控制、锅炉汽包液位控制、锅炉汽包液位控制LTMLCFCFT1FT1 前馈控制一般不单独使用（因为达不到预期效果），实际上前馈控制一般不单独使用（因为达不到预期效果），实际上 常与反馈控制混合使用，即组成前馈常与反馈控制混合使用，即组成前馈反馈控制系统。反馈控制系统。11.2.2.2 前馈前馈反馈控制系统反馈控制系统TTTCMFTFC 换热器温度控制换热器温度控制 锅炉汽包液位控制锅炉汽包液位控制LTMLCFCFT1FT

33、111.3.1 概述概述加加热热炉炉煤气空气TTTICMFTFfFICM比值控制系统比值控制系统：实现两个或两个以上参数符合一定实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统比例关系的控制系统煤气：煤气：主物料、主动量、主流量Q1空气：空气：副物料、副动量、副流量Q2作用：作用：使副物料Q2与主物料Q1成一定的比例关系即：Q2/Q1=K（K为比例系数）11.3.2 常见比值控制系统常见比值控制系统1.开环比值控制系统开环比值控制系统加加热热炉炉煤气Q1空气Q2FTFfFICM 原理图原理图 方框图方框图调节器执行器对象测量变送给定给定比例系数比例系数Q1Q2 特点特点A、优点：设备少，投资省

34、；、优点：设备少，投资省；B、缺点：只能保证、缺点：只能保证Q2的阀门开度与的阀门开度与Q1成比例，不能成比例，不能 保证保证Q2与与Q1成比例。成比例。2.单闭环比值控制系统单闭环比值控制系统 原理图原理图FT2加加热热炉炉FTFfFICM煤气Q1空气Q2 方框图方框图调节器执行器对象测量变送1Q1Q2比值给定器测量变送2- 特点特点A、缺点：设备多，投资多；、缺点：设备多，投资多；B、优点：能保证、优点：能保证Q2与与Q1成比例。成比例。3.双闭环比值控制系统双闭环比值控制系统 原理图原理图加加热热炉炉FTFfFICMFT2煤气Q1空气Q2FC1M 方框图方框图调节器2执行器对象2测量变送

35、1Q2比值给定器测量变送2-调节器1执行器对象1Q1- 特点特点A、缺点：设备多，投资多；、缺点：设备多，投资多；B、优点：能保证、优点：能保证Q2与与Q1成比例，且能稳定主变量成比例，且能稳定主变量Q1。4.变比值控制系统变比值控制系统煤气Q1空气Q2加热炉FTFfFICMFT2FC1MAT5.串级比值控制系统串级比值控制系统加加热热炉炉FTFfFICMFT2煤气Q1空气Q2FC1MTC11.3.3 比值系数计算比值系数计算FT加加热热炉炉FfFICMFT2空气Q2煤气Q1FC1MI1I2比比 值：值：k =Q2/Q1比值系数：比值系数：K =（I2-4）/（I1-4） 流量与测量信号成非线性关系时流量与测量信号成非线性关系时 流量与测量信号成线性关系时流量与测量信号成线性关系时11.3.4 11.3.4 比值控制系统的实现比值控制系统的实现 具体实现方案有两种具体实现方案有两种: :2.2.把一个流量的测量值乘以把一个流量的测量值乘以比值系数，其乘积作为副调比值系数，其乘积作为副调节器的设定值，称为相乘控节器的设定值，称为相乘控制方案。制方案。 1.1.把两个流量的测量值相除，把两个流量的测量值相除，其商作为调节器的反馈值，其商作为调节器的反馈值，称为相除控制方案。称为相除控制方案。