比率控制系統的設計比率控制系統的設計和單回路控制系統的設計既有相同之處，也有不同之處。 這里只討論它的不同之處。 1.比率裝置參數k’的計算如上所述，比率控制是為了解決不同物料流之間的比例關(guān)系問(wèn)題。 該工藝所需的比值系數k是不同物料之間的體積流量或重量流量的比值，而比值參數k’是儀表的讀數，在正常情況下，它與實(shí)際物料流量之間的比值k不相等。 因此，在設計比率控制系統時(shí)，比率參數k’必須根據過(guò)程所需的比率系數k來(lái)計算 使用單位組合儀表時(shí)，由于輸入輸出參數都是統一的標準信號，所以批準器參數k’必須從實(shí)際物料流量的比值系數k轉換為儀表的標準統一信號 討論了以下兩種情況 (1)流速和檢測信號具有非線(xiàn)性關(guān)系。當差壓式流量傳感器(例如孔板)用于測量流量時(shí)，差壓與流量的平方成比例，即其中c是差壓式流量傳感器的比例系數 當物料流量從0變化到△qmax時(shí)，壓差從0變化到△pma 因此，變送器的輸出從4毫安ADC變?yōu)?0毫安ADC(適用于DDZ三號儀器) 此時(shí)，對應于任何一個(gè)流量值q1或q2的變送器輸出電流信號I1和I2應在公式中，其中q1是主流的體積流量或重量流量；Q2是二次流率的體積流率，或者重量流率q1max是用于測量q1的變送器的zui質(zhì)量范圍；q2較大值為zui大范圍I1，用于測量Q2的變送器I2分別為用于測量Q1和Q2的變送器的輸出電流(ma) 即比率裝置的參數 上式表明，當物料流量的比值k不變且流量與其檢測信號成平方時(shí)，實(shí)際物料流量比值與zui比值的乘積也是平方。(2)流量與檢測信號成線(xiàn)性關(guān)系。為了使流量和檢測信號線(xiàn)性，在試驗時(shí)間內，可以在壓差變送器之后串聯(lián)一個(gè)平方器。比率參數的計算與上述不同 讓開(kāi)平方器的輸出為“1”，并且“1”和“g”之間的線(xiàn)性關(guān)系是，當物料流的比率k恒定并且流量與測量手柄數成線(xiàn)性時(shí)，比率參數與物料流的實(shí)際比率和zui大值的比率的乘積也是線(xiàn)性的 (3)實(shí)例計算表明，某一比例控制系統是已知的?？装搴蛪翰钭兯推饔糜跍y量一次和二次流量。一次流量變送器的zui質(zhì)量范圍為q1max=12.5m3/h，二次流量變送器的zui質(zhì)量范圍為q2max = 20m & sup3/h生產(chǎn)過(guò)程要求q2/q1=K=1.4。試算:1)不加開(kāi)方器的ddz-iii儀器比值系數k’ 2)DDZ-ⅲ儀器加開(kāi)方器后的比值系數 根據問(wèn)題的含義，當不添加開(kāi)方器時(shí)，可以通過(guò)公式計算儀表的比率系數k’，即當添加開(kāi)方器時(shí)，可以通過(guò)公式計算儀表的比率系數k’，即對于相同的工藝要求，當計算比率儀表的參數時(shí)不使用開(kāi)方器和開(kāi)方器時(shí)，結果是不同的。 2.比率控制系統中的非線(xiàn)性補償比率控制系統中的非線(xiàn)性特性是指受控過(guò)程的靜態(tài)放大系數隨負載變化而變化的特性。設計比率控制系統時(shí)必須注意 (1)測量和傳輸鏈路的非線(xiàn)性特性從上述比率裝置參數的計算中可以看出，流量的比率系數是恒定的，與負載無(wú)關(guān)，與測量模型是線(xiàn)性的還是非線(xiàn)性的。然而，當流量與測量信號呈非線(xiàn)性時(shí)，它會(huì )影響過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性 現在將作為例子描述圖7-6所示的比率控制系統。 在圖中，對于動(dòng)量q2驅動(dòng)的節流元件(孔板)，輸入輸出關(guān)系如下:如果壓差變送器采用DDZ-ⅲ儀表，將壓差信號線(xiàn)性轉換成電流信號I2(單位為毫安)，則可用測量傳輸環(huán)節的輸入輸出關(guān)系可見(jiàn)，測量傳輸環(huán)節為非線(xiàn)性，其靜態(tài)放大系數K2為公式，其中q20為流量q2的靜態(tài)工作點(diǎn)(即負載)， 并且可以看出靜態(tài)放大系數K2與負載的大小成比例，并且隨著(zhù)負載的變化而變化，這是非線(xiàn)性特征 由于這種非線(xiàn)性特性包含在廣義過(guò)程中，即使其他環(huán)節的放大系數是線(xiàn)性的，系統的總放大系數也將呈現非線(xiàn)性特性。 由此可見(jiàn)，當過(guò)程處于小負載時(shí)，如果調節器參數被調整，系統將在正常狀態(tài)下運行。然而，當負載增加時(shí)，如果調節器的設置參數不能改變，系統的運行質(zhì)量將下降，這是測量傳輸鏈路的非線(xiàn)性特性帶來(lái)的不利影響 (2)非線(xiàn)性補償為了克服這種不利影響，通常使用方形分頻器進(jìn)行補償，即在壓差變送器后面串聯(lián)一個(gè)方形分頻器，使流量和測量信號呈現線(xiàn)性關(guān)系 讓壓差變送器的輸出電流信號a和平方分割器的輸出電流信號(單位為毫安)之間的關(guān)系在這一點(diǎn)上，在串聯(lián)測量傳輸鏈路和平方分割器之后，總靜態(tài)放大系數K2’是可見(jiàn)的，K2’是常數，并且不再受負載變化的影響。 因此，在采用壓差法測量流量的比例控制系統中，平方器的引入是一種簡(jiǎn)單的zui方法，用于補償系統的非線(xiàn)性特性。 然而，是否引入開(kāi)方器取決于系統的控制精度和負載變化。 如果控制精度要求高，負載變化大，則需要用開(kāi)方器進(jìn)行補償。如果控制精度要求不高，負載變化不大，則不需要開(kāi)方器進(jìn)行補償。 3.比率控制系統中的動(dòng)態(tài)補償(Dynamic Compensation In Ratio Control System)在一些特殊的生產(chǎn)過(guò)程中，比較值控制要求非常高，即不僅在靜態(tài)條件下兩種物流的比率必須恒定，而且在動(dòng)態(tài)條件下兩種物流的比率必須恒定 因此，有必要增加一個(gè)動(dòng)態(tài)補償器。 這是帶有動(dòng)態(tài)補償器的雙閉環(huán)比率控制系統的框圖。 圖中的Gz是一個(gè)動(dòng)態(tài)補償器。 根據工藝要求，為了獲得恒定的動(dòng)態(tài)比，有必要滿(mǎn)足干擾F(s)到主動(dòng)流Q1(s)的傳遞函數是主動(dòng)流Q1(S)到從動(dòng)流Q2(s)的傳遞函數，并且在可用動(dòng)態(tài)補償器的傳遞函數是右側每個(gè)環(huán)節的傳遞函數以及q2max和q1max的尺寸之后，可以獲得動(dòng)態(tài)補償器的傳遞函數，以便在主流和從動(dòng)流之間獲得恒定的動(dòng)態(tài)比 在實(shí)際應用中，簡(jiǎn)化關(guān)系可用于近似公式。 應該注意的是，由于驅動(dòng)流總是滯后于主動(dòng)流，動(dòng)態(tài)補償器通常應該具有超前特性。 4.比率控制系統的實(shí)現為了實(shí)現q2/q1=K(或q2=Kq1)的比率控制，有兩種具體的實(shí)現方案 一種是在兩個(gè)流q1和q2仍然被測量之后對它們進(jìn)行分頻，商被用作次級調節器的反饋值，這被稱(chēng)為相位分頻控制方案。 其次，流量q1被測量并乘以比率系數k，并將乘積作為次級調節器的設定值，這被稱(chēng)為乘法控制方案。在工程中，當具體實(shí)現比率控制時(shí)，通常有諸如比率裝置、乘法器或除法器之類(lèi)的單元儀器可供選擇，這非常方便。

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