【正文】 比例控制對控制性能的影響所謂比例調(diào)節(jié)規(guī)律，是指調(diào)節(jié)器輸出的控制作用u(t)與其偏差輸入信號(hào)e(t)之間成比例關(guān)系， （27）其中，比例增益。流量的非線性檢測一次儀表有差壓式流量計(jì)、靶式流量計(jì)等。常見的流量檢測有：l 差壓式流量計(jì)通過測量流動(dòng)過程中兩點(diǎn)的壓力差，然后根據(jù)壓力差與流量關(guān)系實(shí)現(xiàn)流量檢測；l 靶式流量計(jì)通過測量流動(dòng)過程中某一點(diǎn)的靶面壓力，然后根據(jù)靶面壓力與流量關(guān)系實(shí)現(xiàn)流量檢測；l 浮子流量計(jì)通過將流動(dòng)過程中某一點(diǎn)處流體引入浮子流量計(jì)，測量浮子懸浮的高度，然后根據(jù)懸浮高度與流量關(guān)系實(shí)現(xiàn)流量檢測；橢圓齒輪式容積流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、渦計(jì)流量計(jì)是將該流量計(jì)引入流動(dòng)過程中某一點(diǎn)，測量旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)轉(zhuǎn)速與流量關(guān)系實(shí)現(xiàn)流量檢測； l 電磁流量計(jì)則用于測量導(dǎo)電液體，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，利用感應(yīng)電動(dòng)勢測量流量。（4）流量大小原則 選擇流量較小的物料作從物料，這樣控制過程中控制閥的開度較小，系統(tǒng)控制靈敏，當(dāng)然系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可能也會(huì)小些。（2）不可控原則 某物料不可控制時(shí)，該物料選為主物料，其它為從物料。 主從物料的選擇在比值控制中，主從物料的選擇影響系統(tǒng)的控制方向、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性及安全性。（1）單閉環(huán)比值控制的選用 當(dāng)要求兩種物料比值精確、恒定；外干擾引起的主流量波動(dòng)變化可以容忍；只有一種物料可控，其它物料不可控制；對由主流量波動(dòng)引起的副流量波動(dòng)和總生產(chǎn)能力變化沒有限制時(shí)，可選用此方案。（2）當(dāng)從物料量受到干擾發(fā)生波動(dòng)時(shí)，和單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)及雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)一樣，調(diào)節(jié)從物料流量，保證主物料量和從物料量比值不變。通過第三參量的變化實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的變比值控制。實(shí)際生產(chǎn)過程中，物料按比例輸入并不是最終目的，一般最終目的是生產(chǎn)過程的結(jié)果，如發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能，自來水氯氣消毒系統(tǒng)輸出水的質(zhì)量與流量等。應(yīng)當(dāng)指出，在串級比值控制系統(tǒng)中流量比值是用第三個(gè)參數(shù)來自動(dòng)校正的。串級比值控制系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)，主、副流量恒定，分別將測量變送器后送至除法器，其輸出即為比值，作為的測量信號(hào)，此時(shí)主參數(shù)也恒定。 圖18 串級比值控制從圖18可以看出，它的副回路是一個(gè)閉環(huán)比值系統(tǒng)，其比值由除法器來實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)流量比稱為副參數(shù)。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)適用于主副流量擾動(dòng)頻繁，負(fù)荷變化較大，同時(shí)保證主、副物料總量恒定的生產(chǎn)過程。圖17 具有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償環(huán)節(jié)的雙閉環(huán)比值控制由以上分析可見雙閉環(huán)控制中，主動(dòng)量控制回路是一定值控制系統(tǒng)，而從動(dòng)量控制回路是一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)。 擾動(dòng)消除后，=R，＝ 升降負(fù)荷時(shí)，可改變R(s) 圖16 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)原理框圖在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，對自動(dòng)化的要求較高。通過從動(dòng)控制回路的調(diào)節(jié)控制使從動(dòng)量的實(shí)際值與該輸入值吻合，即從動(dòng)控制量的實(shí)際值與主動(dòng)量變動(dòng)后的數(shù)值相對應(yīng)，保持主動(dòng)量和從動(dòng)量的比值不變。當(dāng)系統(tǒng)需要升降負(fù)荷時(shí)，只要改變主流量的設(shè)定值，主、副流量就會(huì)按比例同時(shí)增加或減小，從而克服上述單閉環(huán)比值系統(tǒng)的缺點(diǎn)。其工藝流程圖和原理方框圖如圖15所示。 圖14 螢石單閉環(huán)比值控制自動(dòng)配料系統(tǒng)框圖圖中粗線代表物料運(yùn)送，細(xì)線代表控制線路。該控制系統(tǒng)能保證主、副物料的流量比值不變，同時(shí)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，因此在工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化中應(yīng)用較廣。（2）當(dāng)主物料流量不變，副物料流量受到擾動(dòng)變化時(shí)，可通過副流量的閉合回路調(diào)整副物料流量使之恢復(fù)到原設(shè)定值，保證主、副物料流量比值一定。：（1）當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，主、副物料流量的比值恒定。根據(jù)給定值的變化，發(fā)出控制命令以改變調(diào)節(jié)閥的開度，使副流量跟隨主流量而變化，從而保證原設(shè)定的比值不變。系統(tǒng)原理框圖如圖13所示。 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是在開環(huán)比值控制系統(tǒng)上增加對副物料的閉環(huán)控制回路，用以實(shí)現(xiàn)主、副物料的比值保持不變。（1）工藝流程圖 （2）原理方框圖 圖11 開環(huán)比值控制系統(tǒng)由原理方塊圖我們可以總結(jié)開環(huán)比值控制系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：1）當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，兩物料的流量滿足比值關(guān)系。比值控制系統(tǒng)可籠統(tǒng)分為：開環(huán)比值控制系統(tǒng)、單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、串級比值及變比值控制系統(tǒng)等。如果生產(chǎn)上因某種需要對參數(shù)間的比值進(jìn)行修正時(shí)，需要人工重新設(shè)置新的比值系數(shù)，這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般比較簡單。，也稱為從動(dòng)量: 另一種隨主物料的變化而成比例地變化的物料稱為從物料（從動(dòng)量），常用Q2表示。Q1與Q2之間的關(guān)系為 Q2＝KQ1 （11）式中，K為比值系數(shù)。 比值控制原理　在煉油、化工、制藥等許多生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要兩種物料或兩種以上的物料保持一定的比例關(guān)系。為此，我們引入比值控制系統(tǒng)。 比值控制系統(tǒng)定義工業(yè)中存在著大量按原料配比進(jìn)行生產(chǎn)的過程，要求將原料配比進(jìn)行控制，然而配比的變化往往意味著產(chǎn)品產(chǎn)量下降、質(zhì)量下降、能量浪費(fèi)、物料浪費(fèi)、成本提高、環(huán)境污染、甚至安全事故。第一章 比值控制系統(tǒng)概述在各種生產(chǎn)過程中，經(jīng)常遇到生產(chǎn)工藝要求兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)成一定的比例關(guān)系，一旦比例失調(diào)，就會(huì)影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。通過以上分析可見，在配料過程中對生產(chǎn)產(chǎn)品的各種原料的比值進(jìn)行控制顯得尤為重要，常用比值控制來解決此類問題。石油煉制生產(chǎn)過程中，把兩種或兩種以上基礎(chǔ)組分油與各種添加劑按一定比例均勻混合，從而成為一種新產(chǎn)品的過程稱為調(diào)合。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真引 言配料系統(tǒng)是許多工業(yè)生產(chǎn)過程的重要組成部分，其配料過程是否按照規(guī)定的配比進(jìn)行是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。配料在工業(yè)過程中廣泛存在，如水泥配料、煤氣混合、油品調(diào)合、配煤、燒結(jié)法煉鋼及氧化鋁、自來水加氯消毒等。它是汽油成品出廠的最后一道工和煉廠生產(chǎn)成品油的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是保證汽油質(zhì)量指標(biāo)滿足環(huán)保和質(zhì)量規(guī)格要求重要手段，調(diào)合效益在生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益中占有舉足輕重的地位。下面我們就具體介紹比值控制系統(tǒng)。本章主要介紹單閉環(huán)比值、雙閉環(huán)比值、串級比值及變比值的比值控制系統(tǒng)。若助燃空氣輸入不足，煤氣得不到充分燃燒，降低了燃燒效率，造成能源浪費(fèi)，環(huán)境污染，還有可能導(dǎo)致環(huán)境中大量煤氣積存而成為事故隱患；若阻燃空氣過量，過剩空氣又將大量熱量以廢氣形式排放，造成熱能的大量浪費(fèi)。這種控制方式在化工、制藥領(lǐng)域中大量存在。由于物料通常是液體，因此稱主動(dòng)量為主流量Q1從動(dòng)量為副流量Q2。，也稱為主動(dòng)量: 在要保持一定比例關(guān)系的物料中，把起主導(dǎo)作用的物料，稱為主物料（主動(dòng)量），因?yàn)樵谶^程控制中經(jīng)常保持比例的參數(shù)是流量，故常用Q1表示。兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)之間的比值是通過改變比值器的比值系數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，一旦比值系數(shù)確定，系統(tǒng)投入運(yùn)行后，此比值系數(shù)將保持不變（為常數(shù)），具有這種特點(diǎn)的系統(tǒng)稱為定比值控制系統(tǒng)。凡構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)以下的比值控制系統(tǒng)稱為簡單比值控制系統(tǒng)；凡構(gòu)成兩個(gè)閉環(huán)以上的比值控制系統(tǒng)稱為復(fù)雜比值控制系統(tǒng)。其中FT為檢測變送器，F(xiàn)C為比值控制器。開環(huán)比值控制是理解比例控制工作機(jī)理的基礎(chǔ)，在實(shí)際工程上很少應(yīng)用。在穩(wěn)定時(shí)，能實(shí)現(xiàn)主、副流量的工藝比值的要求，即 (K為常數(shù))。當(dāng)主流量受到擾動(dòng)時(shí)，則按預(yù)先設(shè)置好的比值使其輸出成比例變化，即改變的給定值?？梢?，該系統(tǒng)能確保主、副兩個(gè)流量的比值不變，同時(shí)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)又較簡單，方案實(shí)現(xiàn)起來方便,僅用一臺(tái)比值器或比例調(diào)節(jié)器即可，因而在工業(yè)過程自動(dòng)化中廣泛應(yīng)用。單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)適用于負(fù)荷變化不大，主流量不可控制，兩種物料間的比值要求較精確的生產(chǎn)過程?？傊? 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)雖然能保持主、副物料流量比值不變，但是無法控制主物料的流量不變，因此，對生產(chǎn)過程的生產(chǎn)能力沒有進(jìn)行控制。利用如圖14所示的單閉環(huán)比值控制的方式可以實(shí)現(xiàn)螢石與石灰石比例的恒定，達(dá)到了提高水泥質(zhì)量的目的。 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)為了克服單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中主動(dòng)量不受控制而產(chǎn)生的系統(tǒng)生產(chǎn)能力“失控”狀況，在單閉環(huán)比值控制的基礎(chǔ)上，對主動(dòng)量也設(shè)置了一個(gè)閉環(huán)回路，構(gòu)成對主、副物料流量都進(jìn)行控制的雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。當(dāng)擾動(dòng)消除后，主、副流量都恢復(fù)到原設(shè)定值上，其比值不變，并且主、副流量變化平穩(wěn)。當(dāng)調(diào)節(jié)主動(dòng)量給定值時(shí)，主動(dòng)量控制回路調(diào)節(jié)主動(dòng)量實(shí)際值和給定值吻合；同時(shí)，根據(jù)主動(dòng)量與從動(dòng)量的比值及新的主動(dòng)量給定值，系統(tǒng)給出從動(dòng)量控制回路的輸入值。副流量回路：抑制副回路中的擾動(dòng)，使副流量與主流量成比值關(guān)系。從原理上分析，就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)比值一定。因此，當(dāng)需要調(diào)整負(fù)荷時(shí)，只要改變主動(dòng)量回路控制器的給定值，就可同步調(diào)整主動(dòng)量和從動(dòng)量，并保持主動(dòng)量和從動(dòng)量的比值不變。在有些生產(chǎn)過程中，要求兩種物料流量的比值隨第三個(gè)參數(shù)的需要而變化，為此可以設(shè)計(jì)成串級比值控制系統(tǒng)，串級比值控制系統(tǒng)方塊圖如圖18所示。這是按一定的工藝指標(biāo)自動(dòng)修正比值系數(shù)的系統(tǒng)，即變比值控制系統(tǒng)。若主參數(shù)受某種干擾偏離給定值時(shí)，主調(diào)節(jié)器將會(huì)改變副調(diào)節(jié)器的的輸出信號(hào)產(chǎn)生變化，修正了的給定值即修正了兩個(gè)流量的比值，使系統(tǒng)在新的比值上重新穩(wěn)定。 變比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)有一個(gè)共同的特點(diǎn)：通過控制系統(tǒng)維持物料的供應(yīng)比值恒定，保證生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行?？梢?，變比值控制是一種內(nèi)外環(huán)嵌套的復(fù)合控制，內(nèi)環(huán)控制從物料的變化，外環(huán)控制第三參量的變化。（1）當(dāng)主物料量受到干擾發(fā)生波動(dòng)時(shí)，除法器輸出要發(fā)生改變，從物料控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)從物料控制閥門開度，使從動(dòng)量也發(fā)生變化，保證主物料量和從物料量比值不變。 系統(tǒng)選用原則比值控制有多種控制方案，具體選用適應(yīng)分析各種方案的特點(diǎn)，根據(jù)不同的工藝情況、負(fù)荷變化、擾動(dòng)性質(zhì)、控制要求等進(jìn)行合理選擇。（3）變比值控制選用 當(dāng)兩種物料流量的比值與主被控制量（主動(dòng)量和從動(dòng)量之外的第三參量）有內(nèi)在關(guān)系，需要根據(jù)主動(dòng)量的測得值和主被控制量的給定值調(diào)整主從物料流量的比值實(shí)現(xiàn)對主被控制量給定值的跟蹤控制（或定值控制）時(shí)，應(yīng)選用變比值控制方案。這樣可以充分利用貴重物料以合理成本完成生產(chǎn)過程。此類在諸物料中起主導(dǎo)作用的物料應(yīng)選擇為主物料，其它物料選為從物料。一個(gè)物理量通常有多種檢測方式，不同檢測方式的比值系數(shù)計(jì)算方法也有相應(yīng)的差別。按比值系數(shù)公式得： （22）若對應(yīng)變送器的測量范圍（或稱比值控制器輸入端的主、從物料信號(hào)范圍）分別為：0～Q1max和0～Q2max 則折算成比值控制器的比值系數(shù)為： （23）2. 非線性檢測法的比值系數(shù)計(jì)算非線性檢測法的比值系數(shù)計(jì)算較為復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析。按比值系數(shù)公式得： （25）若對應(yīng)變送器的測量范圍（或