串级控制系统与比值控制系统

组 成 ：一 个 调 节 器 ， 一 个 控 制 阀 ， 一 个 被 控 制 对 象 ， 一 个测 量 变 送 器 Gc(s) Gv(s) G(s)Gm(s)R(s) Y(s) 单 回 路 控 制 系 统 方 框 图 定 义 :就 是 采 用 两 个 控 制 器 串 联 工 作 ， 主 控 制 器的 输 出 作 为 副 控 制 器 的 设 定 值 ， 由 副 控 制 器 的输 出 去 操 纵 控 制 阀 ， 从 而 对 主 被 控 变 量 具 有 更好 的 控 制 效 果 。 在 多 回 路 控 制 系 统 中 ,有 两 个 被 控 过 程 ,两 套测 量 变 送 装 置 , 两 台 控 制 器 和 一 个 调 节 阀 构 成的 系 统 3-1 串 级 控 制 系 统 的 概 念 图 3.1反 应 器 温 度 控 制 系 统夹 套 槽 壁例 3-1 连 续 槽 反 应 器 温 度 控 制1) 采 用 单 回 路 控 制分 析 ： 当 冷 却 水 方 面 发 生 扰 动 ， 需相 继 通 过 3个 容 积 后 ， 1才 升 高 ，调 节 器 才 动 作 。物 料 方 面 扰 动 D1: 流 量 ,入 口 温 度 ,化 学 成 分冷 却 水 扰 动 D2: 入 口 温 度 , 阀 前 压 力图 3.2 反 应 器 单 回 路 控 制 系 统调 节 器 调 节 阀 夹 套 槽 壁 反 应 槽温 度 测 量D2 D11r 12对 象 有 三 个 热 容 积 ： 夹 套 、 槽壁 、 槽 中 的 物 料 。 2） 采 用 串 级 控 制特 点 ： 两 个 调 节 器 串 在 一 起 工 作 ， 调 节 器 C2通 过 调 节 冷 却 剂 量 以 克 服 冷 却 水 方 面 的 扰 动 ； 调 节 器 C1 通 过 调 节 夹 套 内 水 温 的 设 定 值 以 保 证 反 应 温 度维 持 在 工 艺 所 希 望 的 某 一 给 定 值 。 1温 度 测 量主 调 节 器 调 节 阀 夹 套 槽 壁 反 应 槽D2 D11r 2副 调 节 器 温 度 测 量 反 应 器 的 温 度 串 级 控 制 方 框 图 例 3-2 精 馏 塔 提 馏 段 的 温 度 控 制1、 简 单 控 制 系 统 方 案 调 节 器 调 节 阀 蒸 汽 管 路 再 沸 器 塔 底温 度 测 量D2(蒸 汽 压 力 )r D1Q被 调 量 ： 提 馏 段 温 度 扰 动 D2： 加 热 蒸 汽 压 力扰 动 D1： 加 料 方 面 的 扰 动 ，如 温 度 、 流 量 、 组 分 等缺 点 ： 从 调 节 阀 动 作 到 温 度变 化 ， 需 通 过 很 多 热 容 积 。调 节 滞 后 。 2、 两 种 改 进 方 案 ：(1) 附 加 蒸 汽 压 力 控 制 方 案 图 3.6 附 加 蒸 汽 压 力 控 制 方 案 把 蒸 汽 压 力 的 干 扰克 服 在 入 塔 前 ， 提高 了 温 度 调 节 品 质 ，但 需 增 加 一 个 调 节阀 ， 且 增 加 了 蒸 汽管 路 的 压 力 损 失 ，经 济 上 不 合 理 。 (2) 串 级 控 制 方 案 （ 好 ）主 调节 器 调 节阀 蒸 汽 管路 系 统 再 沸器 塔 底 温 度 测 量 D2r D1副 调节 器 流 量 测 量Qr Q 图 3.8 提 馏 段 温 度 串 级 控 制 系 统QC2QC1优 点 ： 有 效 地 克 服 蒸 汽压 力 波 动 对 温 度 的 影响 。C2控 制 流 量 稳 定 ， C1控 制 温 度 稳 定 。 通 用 的 串 级 控 制 系 统主 调节 器 调 节阀 副 对 象 主 对 象主 变 送 器 二 次 扰 动 一 次 扰 动副 调节 器 副 变 送 器 主 参 数 设 定 主 参 数副 参 数副 回 路1) 在 结 构 上 ， 串 级 控 制 系 统 由 两 个 闭 环 组 成 副 回 路 起 “ 粗 调 ” 作 用 ， 主 回 路 起 “ 细 调 ” 作 用 。2) 每 个 闭 环 都 有 各 自 的 调 节 对 象 ， 调 节 器 和 变 送 器3) 调 节 阀 由 副 调 节 器 直 接 控 制 随 动 控制 系 统定 值 控制 系 统 主 回 路 主 、 副 回 路在 外 面 的 闭 合 回 路 称 为 主 回 路 (主 环 )， 在 里 面 的 闭 合 回 路 称 为 副 回 路 (副 环 )。 主 、 副 控 制 器处 于 主 回 路 中 的 控 制 器 称 为 主 控 制 器 ； 处 于 副 回 路 中 的 控 制 器 称 为 副 控 制 器 。 主 、 副 变 量主 回 路 的 被 控 变 量 称 为 主 被 控 变 量 ， 也 称 为 主 变 量 或主 参 数 ； 副 回 路 的 被 控 变 量 称 为 副 被 控 变 量 ， 也 称 为 副 变 量 或副 参 数 串 级 控 制 系 统 中 的 名 词 ： 主 、 副 对 象主 回 路 所 包 括 的 对 象 称 为 主 对 象 ； 副 回 路 所 包 括 的 对 象 称 为 副 对 象 。 主 、 副 变 送 器检 测 和 变 送 主 变 量 的 称 为 主 检 测 变 送 器 ； 检 测 和 变 送 副 变 量 的 称 为 副 检 测 变 送 器 。 一 、 二 次 干 扰进 入 主 回 路 的 干 扰 称 为 一 次 干 扰 ； 进 入 副 回 路 的 干 扰 称 为 二 次 干 扰 。 串 级 控 制 系 统 中 的 名 词 ： 串级控制系统方块图 Gm2 y1,sp y2,sp y2ym2 y1ym1 G m1 Gc1 Gc2 Gv Gp2 D2 D1Gp1副 回 路 主 回 路 G p2(s) 串级系统副环的等效性 Gm2 ym2Gc2 Gv Gp2 D2 y2y2,sp 2221 1 mpvc GGGG+ 222 221 mpvc pvc GGGG GGG+ D2(s)(2 sD y2(s)y2,sp G p2(s) 串级控制系统的特点（ 1） 副 回 路 （ 内 环 ） 具 有 快 速 调 节 作 用 ， 它 能 有 效 地 克 服 二 次 扰 动 的 影 响 ；由 于 22222 1 1)( )( mpvc GGGGsD sD +而 对 于 动 态 滞 后 较 小 的 副 回 路 ， 有1222 mpvc GGGG 22 DD （ 2） 由 于 内 环 起 了 改 善 对 象 动 态 特 性 的 作 用 ， 因 此 可 以加 大 主 调 节 器 的 增 益 ， 提 高 系 统 的 工 作 频 率 。 设 副 回 路 中 各 环 节 传 递 函 数 为 STKKSGKSG KSGST KSG PPVV CCP PP 1 )KKKK1 ST1 KKKK1 KKK (S)GSGSGSG1 SGSGSGSR SYSG )(;)( ;)(;1)( 22P2m 2VC2 P2 M2P2VC2 P2VC2 m 2P2VC2 P2VC222P2 2m2m 222 22 + + （ ）（）（）（ ）（）（）（）（ ）（） （则1 K C2K VK P2K m21 TP2TP2 等 效 对 象 的 时 间 常 数 缩 小 了 ， 加 快 了 副 环 的 响 应 速 度 ，提 高 了 系 统 的 工 作 频 率 。 （ 3） 对 负 荷 或 操 作 条 件 的 变 化 具 有 一 定 的 自 适 应 能 力对 于 内 环 等 效 对 象 的 增 益 222 22 2 1 mpvc pvcp KKKK KKKK +当 1 222 mpvc KKKK 2 2 1 mp KK 结 论 ： 当 副 回 路 增 益 足 够 大 时 ， 使 主 回 路 的 特 性 基 本 上 和 副 对 象 、 调 节 阀 的 增 益 无 关 （ 系 统 的 “鲁 棒 性 ”强 ） 。 串级控制特点总结：1) 在 系 统 结 构 上 , 它 是 由 两 个 串 接 工 作 的 控 制 器 构 成 的 双 闭 环控 制 系 统 . 其 中 主 回 路 是 定 值 控 制 ， 副 回 路 是 随 动 控 制 2) 副 回 路 的 引 入 ， 大 大 克 服 了 二 次 扰 动 对 系 统 被 调 量 的 影响3) 副 回 路 的 引 入 , 提 高 了 整 个 系 统 的 响 应 速 度 ,使 其 快 速 性 得到 了 提 高 4) 串 级 控 制 系 统 对 负 荷 或 操 作 条 件 的 变 化 有 一 定 的 自 适 应 能力 串级控制系统主要应用于：对 象 的 滞 后 和 时 间 常 数 很 大 、 干扰 作 用 强 而 频 繁 、 负 荷 变 化 大 、 对 控 制 质 量 要 求 较 高 的 场 合 。 串 级 控 制 系 统 设 计 和 实 施 中 的 几 个 问 题考 虑 的 问 题 : 副 回 路 的 设 计 , 副 参 数 的 选 择 . 主 副 回 路 之 间 的关 系 , 两 个 调 节 器 可 能 产 生 的 问 题 .副 回 路 的 设 计 主 要 是 如 何 选 择 副 参 数 其 设 计 原 则 为 ：n副 参 数 的 选 择 应 使 副 对 象 的 时 间 常 数 比 主 对象 的 时 间 常 数 小 ， 调 节 通 道 短 ， 反 应 灵 敏 ； n副 回 路 应 包 含 被 控 对 象 所 受 到 的 主 要 干 扰 ； n尽 可 能 将 带 有 非 线 性 或 时 变 特 性 的 环 节 包 含于 副 回 路 中 。 选 择 夹 套 温 度 作 为 副 参 数 ,可 迅 速 反 映 冷 水 侧 的 干 扰 ， 然 后加 以 克 服 。主 调 节 器 调 节 阀 夹 套 槽 壁 反 应 槽温 度 测 量 D2 D11r 副 调 节 器 温 度 测 量2r 2 1 串级系统副参数的选择举例 精 馏 塔 提 馏 段 温 度 控 制 的 不 同 串 级 方 案 串级系统副参数的选择举例副 回 路 的 快 速 性 与 副 回 路 所 能 包 括 的 扰 动 范 围 之间 的 矛 盾 （ 1） 副 参 数 为 加 热 蒸 汽 （ 作 用 线 1）主 调 节 器 调 节阀 蒸 汽 管路 系 统 再 沸器 塔 底温 度 测 量 D2r D1副 调节 器 流 量 测 量Qr Q 控 制 方 案 1方 框 图分 析 ： 可 保 持 加 热 量 稳 定 ， 它只 能 快 速 消 除 因 蒸 汽 汽 源 压 力或 冷 凝 压 力 变 化 引 起 的 扰 动 。由 于 蒸 汽 流 量 对 象 的 滞 后 非 常小 ， 当 用 流 量 作 副 变 量 时 ， 并不 能 使 串 级 系 统 的 频 率 有 多 少提 高 ， 对 克 服 其 它 扰 动 不 明 显 。 主 调节 器 调 节阀 蒸 汽 管路 系 统 再 沸器 塔 底温 度 测 量 D2r D1副 调节 器 流 量 测 量Qr Q 控 制 方 案 2方 框 图 P（ 2） 副 参 数 为 调 节 阀 后 的 蒸 汽 压 力（ 作 用 线 2） ：分 析 ： 把 加 热 蒸 汽 侧 的 扰 动 完全 包 括 在 副 环 之 内 ， 与 1相 比 ，副 环 中 包 括 了 更 大 的 时 间 常 数 ，有 助 于 改 善 主 环 的 调 节 性 能 。 （ 3） 副 参 数 为 再 沸 器 的 蒸 发 量 （ 作 用 线 3） ： 把 再 沸 器 侧 的 扰 动 包 括 在 副 环 内 （ 再 沸 器 液 位 、 塔 釜 温 度等 ） ， 有 助 于 改 善 主 环 的 调 节 性 能 ， 但 副 环 克 服 蒸 汽 方 面 的扰 动 要 慢 些 。 目 的 ： 避 免 副 环 进 入 高 增 益 区 ， 避 免 产 生 串 级 共 振现 象 .共 振 现 象 ： 如 果 主 回 路 的 工 作 频 率 接 近 副 回 路 的 谐振 频 率 ， 则 副 回 路 将 呈 现 出 很 高 的 增 益 和 较 大 的 相位 滞 后 ， 这 时 反 过 来 将 严 重 影 响 主 回 路 的 稳 定 性 ，从 而 使 主 副 参 数 长 时 间 地 大 幅 度 地 波 动 的 现 象 。结 论 ： 2 1 1 23 3d d d dT T 或一 般 取 ：1 2(310) 10d dT T d2 d1或 =(3 )Td1为 主 回 路 时 间 常 数 ， Td2为 副 回 路 时 间 常 数 1、 若 副 调 节 器 是 P作 用 ， 主 调 节 器 是 PI或 PID作 用 时 ，抗 积 分 饱 和 措 施 与 单 回 路 系 统 相 同 。2、 若 主 副 调 节 器 均 有 积 分 作 用 ， 积 分 饱 和 比 单 回 路 系统 更 严 重 。措 施 ： 根 据 副 回 路 的 偏 差 来 防 止 主 调 节 器 积 分 饱 和 的方 案 。 y1sp(t) uKCe(t) 11+sTA sT DDD 11+sTI 串 级 系 统 主 控 制 器防 积 分 饱 和 连 接 方 法 ym2(t)ym1(t) 串 级 系 统 中 调 节 器 正 反 作 用 方 式 的 选 择1) 根 据 工 艺 安 全 要 求 ， 选 择 调 节 阀 的 气 开 ， 气 关 形 式2) 将 副 回 路 当 作 一 个 独 立 的 闭 回 路 ， 按 照 使 副 环 形 成 一 个 负 反 馈 的 原 则 确 定 副 调 节 器 的 正 反 作 用 方 式3) 将 整 个 副 回 路 当 作 主 回 路 的 一 个 环 节 , 其 作 用 方 式 总 为 正 . 再 来 确 定 主 调 节 器 的 作 用 方 式 . y主 调 节 器 调 节 阀 副 对 象 主 对 象主 变 送 器r 副 调 节 器 副 变 送 器 总 为 调 节 器 的 选 型 和 整 定 方 法副 调 节 器 ： 副 调 节 器 常 选 择 P或 PI控 制 律 原 因 ： 消 除 副 回 路 内 的 二 次 扰 动 ， 快 速 性 ， 不 要 求 无 差一 般 选 P调 节 器 ， 当 主 副 环 频 率 相 差 很 大 ， 可 选 PI调 节 器 。主 调 节 器 ： 一 般 采 用 PI或 PID控 制 规 律原 因 ： 主 回 路 的 任 务 是 满 足 主 参 数 的 定 值 控 制 要 求 。 因 而对 于 主 参 数 为 温 度 的 串 级 系 统 ， 主 调 节 器 必 须 加 入 较 强 的积 分 作 用 （ 除 主 参 数 为 液 位 的 串 级 均 匀 控 制 系 统 以 外 ） 。当 主 对 象 的 调 节 滞 后 较 大 ， 而 主 参 数 变 化 较 平 缓 时 ， 可 加入 通 常 大 小 的 微 分 作 用 。 1、 逐 步 逼 近 法 (比 较 费 时 )它 是 一 种 依 次 整 定 副 环 ， 主 环 ， 然 后 循 环 进 行 ， 逐 步 接 近 主 ， 副 环 的 最佳 整 定 的 一 种 方 法 其 步 骤 为 ： 首 先 整 定 副 环 . 断 开 主 环 ,按 单 回 路 整 定 副 环 ,求 取 副 调 节 器 的 整 定 参 数 . 整 定 主 环 整 定 好 的 副 环 作 为 主 环 中 的 一 个 环 节 ， 按 单 回 路 方 法 整 定 主 环 ， 得 到 主 调 节 器 整 定 参 数 再 次 整 定 副 环 。 在 主 调 节 器 已 经 整 定 一 次 的 条 件 下 ,按 单 回 路 整 定 方 法 ,重 新 求 取 副 调 节 器 的 整 定 参 数 .此 时 主 副 回 路 都 已 经 闭 合 重 新 整 定 主 环 在 两 个 环 都 闭 合 ， 副 调 节 器 第 二 次 整 定 情 况 下 重 新 整 定 主 调 节 器 如 果 调 节 过 程 还 未 达 到 品 质 要 求 ， 按 步 继 续 进 行 ， 直 到 控 制 效 果 满 意 为 止 如 果 在 第 步 甚 至 第 步 就 已 经 满 足 品 质 要 求 ， 整 定 无 需 继 续 进 行 2、 两 步 整 定 法先 整 定 副 环 ， 再 整 定 主 环 具 体 步 骤 为 ：（ 1） 先 整 定 副 环 。 主 副 环 均 闭 合 ， 得 副 调 节 器的 衰 减 率 为 0.75时 的 比 例 带 2S和 振 荡 周 期 T20（ 2） 整 定 主 环 。 主 副 环 仍 闭 合 ， 副 调 节 器 置 于2S， 得 主 调 节 器 在 衰 减 率 为 0.75时 的 比 例 带1S和 振 荡 周 期 T10（ 3） 由 衰 减 曲 线 法 的 计 算 公 式 ， 查 表 求 出 各 调节 器 的 整 定 参 数 。 3-2 比 值 控 制 系 统定 义 : 用 来 实 现 两 个 或 以 上 物 料 之 间 保 持 一 定 比 值 关 系的 过 程 控 制 系 统 .主 物 料 -处 于 主 导 地 位 的 物 料 ， 表 征 该 物 料 的 参 数 为 主 动 量 F1 (主 流 量 )从 物 料 -随 主 物 料 的 变 化 呈 比 例 变 化 的 另 一 种 物 料 表 征 该 物 料 的 参 数 从 动 量 F2 (副 流 量 ) 21FK F流 量 比 值 副 流 量 主 流 量流 量 比 值 -副 流 量 与 主 流 量 的 比 值 K 主 物 料 和 从 物 料 : 例 3-6 合 成 塔 比 值 控 制 系 统工 艺 要 求 ： A, B两 种 物 料 的 流 量 保 持 一 定 比 例 ， 物 料 B的 流 量 QB不 可 控 两 种 流 量 的 比 值 通 过 设 定 比 值 器 R实 现压 差 变 送 器 比 值 器决 定 流 量 比 值调 节 器 给 定 值 IB*: 主 流 量 的 K倍实 现 目 标 : 副 流 量 随 主 流 量 而 变 化 , 其 流 量 是 主 流 量 的 K倍 QB-主 流 量 (不 可 控 ) QA副 流 量 (被 控 量 )变 送 器 比 值 器 R 调 节 器 调 节 阀 管 路变 送 器QB IB IB* QAIA合 成 炉 比 值 控 制 系 统 方 框 图主 流 量 副 流 量实 现 K倍 调 节 副 流 量合 成 炉 比 值 控 制 系 统 方 框 图 工 艺 要 求 两 个 物 料 流 量 之 比 为 K QA/QB, 可通 过 设 置 比 值 器 的 输 出 输 入 信 号 之 比 来 实 现 .即比 值 系 数 压 差 变 送 器 比 值 器实 现 流 量 比 K 线 性 环 节 的 增 益 : K =输 出 范 围 /输 入 范 围 =输 出 增 量 输 入增 量温 度 变 送 器 量 程 为 0100 , 为 DDZ-III型 仪 表 ， 则 其 增 益(转 换 系 数 )为 K =(20-4)/(100-0)=0.16mA/ 比 值 系 数 比 值 器 R输 出 增 量 比 值 器 R输 入 增 量 输 入输出仪 表 类 型 ：DDZ-II: 010m ADDZ-III, DDZ-S: 420m A 压 差 变 送 器 DT将 压 差 信 号 线 性 地 转 换 为 电 信 号 采 用 DDZ-III型 有m axm ax4 (20 4)4 (20 4)AA A BB BpI PpI P + + m axm ax4 164 16 AA A BB BpI PpI P 增 量对 于 节 流 元 件 ， 压 差 与 流 量 的 平 方 成 正 比 ， 则22A A AB B Bp K Qp K Q 2m ax m ax2m ax m axA A AB B Bp K Qp K Q 2 2m ax m ax2 2m ax m axA AA AB BB Bp Qp Qp Qp Q KA, KB-节 流 元 件 放 大 系 数1. 流 量 与 测 量 信 号 之 间 是 非 线 性 关 系 B物 料 的 流 量 信 号 IB经 比 值 器 R后 变 为 IB*, 为 调 节 器 的 设 定 值 ， 稳 定 后与 实 际 值 IA相 等 ， 即 IB*=IA, 则 比 值 系 数 为*2 2 2 2 2m ax m ax m ax2 2 m ax m ax m ax4 44 416 ( ) ( )16 Bout B ABin B BA A B BAB B B A AI I II I IQ Q Q QQ KQ Q Q Q Q 虽 然 流 量 与 其 测 量 信 号 成 非 线 性 关 系 ， 但 是 比 值 系 数 却 是 常 数 压 差 变 送器 比 值 器实 现 流 量 比K 2) 流 量 与 其 测 量 信 号 之 间 呈 线 性 关 系在 有 些 系 统 中 , 在 变 送 器 后 加 上 开 方 器 ,使 流 量 与 测 量 信 号 间 不 再 是 非 线 性 关 系 4 44 4A AB BI II I + + m ax m ax4 44 4 AA A BB BQI QQI Q + + * m ax m ax m ax m ax4444 4 4B A A BAB B B B AQ Q QII KI I Q Q Q 开 方 器 比 值 器 结 论 ： 流 量 比 值 K 与 比 值 系 数 是 两 个 不 同 的 概 念 比 值 系 数 的 大 小 与 流 量 比 K , 最 大 流 量 有 关 线 性 测 量 与 非 线 性 测 量 情 况 下 比 值 系 数 关 系 ： 非 =(线 )2 3) 主 流 量 与 副 流 量 的 选 择 主 要 物 料 作 为 主 流 量 , 其 他 物 料 为 副 流 量 .以 副 流 量 的 变 化 跟随 主 流 量 的 变 化 . 如 果 两 种 物 料 中 , 一 种 是 可 控 的 , 另 一 种 是 不 可 控 的 ,选 不 可 控物 料 为 主 流 量 ,可 控 物 料 为 副 流 量 如 果 两 种 物 料 中 一 种 供 应 不 成 问 题 , 另 一 种 可 能 出 现 供 应 不足 , 应 选 可 能 供 应 不 足 的 物 料 为 主 流 量 . 二 比 值 系 统 中 的 非 线 性 特 性非 线 性 :系 统 的 静 态 增 益 不 是 一 个 定 值 而 是 随 负 荷 变 化 的 .比 值 系 数 与 负 荷 无 关 : 由 比 值 系 数 的 计 算 可 得 结 论 , 在 流 量 和其 测 量 信 号 之 间 呈 线 性 或 非 线 性 关 系 两 种 情 况 下 ,比 值 系 数 均为 常 数 ,与 负 荷 大 小 无 关 . 即 负 荷 变 化 时 有 无 开 方 器 对 系 统 静态 比 值 无 影 响 . 压 差 变 送 器比 值 器 2m ax4 16 ( )AA AQI Q + 2 m ax32Ap AA AdIK QdQ Q 流 量 测 量 中 的 非 线 性 对 系 统 的影 响 为 了 保 持 系 统 的 性 能 稳 定 ， 需 要 使 系 统 的 总 增 益 接 近 常数 在 变 送 器 后 加 入 开 方 器 后 ， 其 增 益 为 ： m ax4 Ap A AdIK dQ Q 加 入 开 方 器 后 ， 使 进 入 到 比 值 器 和 调 节 器 的 表 示 流 量 的 电 流信 号 与 流 量 的 静 态 增 益 为 常 数 ， 消 除 了 非 线 性 影 响 Kp对 系 统 性 能 的 影 响 ： 系 统 在 较 小 负 荷 下 整 定 好 调 节 器 参数 ,可 以 保 证 一 定 控 制 品 质 .当 负 荷 增 大 时 , 由 于 测 量 变 送 部分 的 静 态 增 益 增 加 很 多 ,而 调 节 器 参 数 未 变 ， 使 控 制 品 质 恶化 三 比 值 系 统 的 整 定按 单 回 路 系 统 整 定 , 需 满 足 要 求 : 要 求 系 统 响 应 速 度 快 ,能 对 主 流 量 的 变 化 作 出 快 速 跟 踪 要 求 衰 减 率 较 大 ,使 被 调 量 尽 快 稳 定 ,波 动 小 .整 定 过 程1) 将 调 节 器 QAC的 积 分 时 间 TI设 为 最 大 ,从 大 到 小 逐 渐 减 小 比 例 带 , 直 到 被 调 流量 在 主 流 量 阶 跃 扰 动 下 的 过 渡 过 程 处 于 振荡 与 不 振 荡 的 临 界 情 况 如 右 图 曲 线 b2) 确 定 了 比 例 带 后 , 逐 步 减 小 积 分 时 间 常数 TI, 直 到 被 调 量 稍 有 一 点 过 调 如 曲 线 c 四 常 见 比 值 控 制 系 统变 送 器 比 值 器 调 节 器 调 节 阀 管 路变 送 器QB IB IB* QAIA 单 环 比 值 控 制 系 统单 环 比 值 控 制 系 统 : 用 一 个 调 节 器 控 制 副 流 量 ,使 它 按 比 例 跟 随 主 流 量 . 特 点 : 控 制 系 统 简 单 ,能 够 克 服 单 环 内 的 各 种 干 扰 对 比 值 系 统 的 影 响 .不 足 之 处 : 一 般 只 用 于 负 荷 变 化 不 大 的 场 合 .1、 单 闭 环 比 值 控 制 系 统 2. 双 闭 环 比 值 控 制 系 统使 用 场 合 ： 在 比 值 控 制 精 度 要 求 较 高 ， 主 流 量 允 许 控 制 的 情 况 下 特 点 : 增 加 了 主 流 量 控 制 回 路 , 实 现 了 主流 量 的 定 值 控 制 , 使 主 流 量 变 化 平 稳 .从而 使 与 主 流 量 成 比 例 的 副 流 量 也 能 够 平稳 . 可 通 过 改 变 主 流 量 的 设 定 值 实 现 负荷 的 变 化 控 制 系 统 由 两 个 闭 环 组 成 ， 主 流 量 为定 值 控 制 ， 副 流 量 为 随 动 控 制 两 个 回 路 之 间 由 比 值 器 联 系 比 值 器 接 受 主 回 路 流 量 信 号 ， 输 出 作 为 副 流 量 回 路 的 设 定 值 对 主 流 量 进 行 了 定 值 控 制 ， 能 够 使 主 流 量 波 动 小 ， 避 免 出 现 主 流 量 波动 大 ， 变 化 快 而 副 流 量 难 以 跟 随 的 情 况 DT Q1CRDT Q2C Q1Q2双 闭 环 比 值 控 制 系 统主流量控制 副流量控制 输 入 为主 流 量信 号 Q2r Gc2(s) Gv2(s) 管 路 2Gm2(s)Q2r Q2R Gc1(s) Gv1(s) 管 路 1Gm1(s)Q1* Q1双 闭 环 比 值 控 制 系 统 方 框 图主 流 量 控 制 回 路副 流 量 控 制 回 路 3. 变 比 值 控 制 系 统 变 换 炉 触 媒 层 温 度 控 制 方 案生 产 过 程 : CO+(58)H2OCO2+H2被 调 量 : 触 媒 层 温 度 （ 它影 响 CO转 化 率 和 触 媒 寿命 ）操 作 量 : 水 蒸 气 流 量控 制 方 案 : 改 变 煤 气 与 水蒸 气 流 量 比 值 来 控 制 触 媒层 温 度 。 变 比 值 控 制 ： 主 , 副 流 量 之 比 不 是 常 数 ， 而 是 根 据 另 一 个 参数 的 变 化 来 不 断 修 正 。例 3-7 变 换 炉 触 媒 层 温 度 控 制 变 换 炉 触 媒 层 温 度 串 级 比 值 控 制 系 统主 流 量 ： 煤 气 CO, 生 产 中 主 要 物 料 ， 不 可 改 变副 流 量 ： H2O蒸 汽 , 可 改 变 控 制 过 程 ：通 过 改 变 两 种 气 体 流 量 比 值 r2*实 现 恒 温 控 制 当 H2O不 够 时 ,r2r2*, 调 节 器 将 使 阀 门 开 度 ,H2O,r2,保 持 比 值 r2*恒定 . 当 实 际 温 度 出 现 波 动 时 ， r2*出 现 变 化 ， 改 变 两 种 气 体 流 量 比 值 ， 使 温度 回 到 设 定 值 （ 触 媒 层 温 度 ）主 调节 器 副 调节 器 调 节 阀 对 象除 法 器 变 送 器变 送 器煤 气 变 送 器 r r2*- - r2r2=QH2O/QCO Q（ 蒸 汽 量 ）