比率控制系统的实现及比率控制系统中的动态补偿

比率控制系统的设计比率控制系统的设计和单回路控制系统的设计既有相同之处，也有不同之处。 这里只讨论它的不同之处。 1.比率装置参数k’的计算如上所述，比率控制是为了解决不同物料流之间的比例关系问题。 该工艺所需的比值系数k是不同物料之间的体积流量或重量流量的比值，而比值参数k’是仪表的读数，在正常情况下，它与实际物料流量之间的比值k不相等。 因此，在设计比率控制系统时，比率参数k’必须根据过程所需的比率系数k来计算 使用单位组合仪表时，由于输入输出参数都是统一的标准信号，所以批准器参数k’必须从实际物料流量的比值系数k转换为仪表的标准统一信号 讨论了以下两种情况 (1)流速和检测信号具有非线性关系。当差压式流量传感器(例如孔板)用于测量流量时，差压与流量的平方成比例，即其中c是差压式流量传感器的比例系数 当物料流量从0变化到△qmax时，压差从0变化到△pma 因此，变送器的输出从4毫安ADC变为20毫安ADC(适用于DDZ三号仪器) 此时，对应于任何一个流量值q1或q2的变送器输出电流信号I1和I2应在公式中，其中q1是主流的体积流量或重量流量；Q2是二次流率的体积流率，或者重量流率q1max是用于测量q1的变送器的zui质量范围；q2较大值为zui大范围I1，用于测量Q2的变送器I2分别为用于测量Q1和Q2的变送器的输出电流(ma) 即比率装置的参数 上式表明，当物料流量的比值k不变且流量与其检测信号成平方时，实际物料流量比值与zui比值的乘积也是平方。(2)流量与检测信号成线性关系。为了使流量和检测信号线性，在试验时间内，可以在压差变送器之后串联一个平方器。比率参数的计算与上述不同 让开平方器的输出为“1”，并且“1”和“g”之间的线性关系是，当物料流的比率k恒定并且流量与测量手柄数成线性时，比率参数与物料流的实际比率和zui大值的比率的乘积也是线性的 (3)实例计算表明，某一比例控制系统是已知的。孔板和压差变送器用于测量一次和二次流量。一次流量变送器的zui质量范围为q1max=12.5m3/h，二次流量变送器的zui质量范围为q2max = 20m & sup3/h生产过程要求q2/q1=K=1.4。试算:1)不加开方器的ddz-iii仪器比值系数k’ 2)DDZ-ⅲ仪器加开方器后的比值系数 根据问题的含义，当不添加开方器时，可以通过公式计算仪表的比率系数k’，即当添加开方器时，可以通过公式计算仪表的比率系数k’，即对于相同的工艺要求，当计算比率仪表的参数时不使用开方器和开方器时，结果是不同的。 2.比率控制系统中的非线性补偿比率控制系统中的非线性特性是指受控过程的静态放大系数随负载变化而变化的特性。设计比率控制系统时必须注意 (1)测量和传输链路的非线性特性从上述比率装置参数的计算中可以看出，流量的比率系数是恒定的，与负载无关，与测量模型是线性的还是非线性的。然而，当流量与测量信号呈非线性时，它会影响过程的动态特性 现在将作为例子描述图7-6所示的比率控制系统。 在图中，对于动量q2驱动的节流元件(孔板)，输入输出关系如下:如果压差变送器采用DDZ-ⅲ仪表，将压差信号线性转换成电流信号I2(单位为毫安)，则可用测量传输环节的输入输出关系可见，测量传输环节为非线性，其静态放大系数K2为公式，其中q20为流量q2的静态工作点(即负载)， 并且可以看出静态放大系数K2与负载的大小成比例，并且随着负载的变化而变化，这是非线性特征 由于这种非线性特性包含在广义过程中，即使其他环节的放大系数是线性的，系统的总放大系数也将呈现非线性特性。 由此可见，当过程处于小负载时，如果调节器参数被调整，系统将在正常状态下运行。然而，当负载增加时，如果调节器的设置参数不能改变，系统的运行质量将下降，这是测量传输链路的非线性特性带来的不利影响 (2)非线性补偿为了克服这种不利影响，通常使用方形分频器进行补偿，即在压差变送器后面串联一个方形分频器，使流量和测量信号呈现线性关系 让压差变送器的输出电流信号a和平方分割器的输出电流信号(单位为毫安)之间的关系在这一点上，在串联测量传输链路和平方分割器之后，总静态放大系数K2’是可见的，K2’是常数，并且不再受负载变化的影响。 因此，在采用压差法测量流量的比例控制系统中，平方器的引入是一种简单的zui方法，用于补偿系统的非线性特性。 然而，是否引入开方器取决于系统的控制精度和负载变化。 如果控制精度要求高，负载变化大，则需要用开方器进行补偿。如果控制精度要求不高，负载变化不大，则不需要开方器进行补偿。 3.比率控制系统中的动态补偿(Dynamic Compensation In Ratio Control System)在一些特殊的生产过程中，比较值控制要求非常高，即不仅在静态条件下两种物流的比率必须恒定，而且在动态条件下两种物流的比率必须恒定 因此，有必要增加一个动态补偿器。 这是带有动态补偿器的双闭环比率控制系统的框图。 图中的Gz是一个动态补偿器。 根据工艺要求，为了获得恒定的动态比，有必要满足干扰F(s)到主动流Q1(s)的传递函数是主动流Q1(S)到从动流Q2(s)的传递函数，并且在可用动态补偿器的传递函数是右侧每个环节的传递函数以及q2max和q1max的尺寸之后，可以获得动态补偿器的传递函数，以便在主流和从动流之间获得恒定的动态比 在实际应用中，简化关系可用于近似公式。 应该注意的是，由于驱动流总是滞后于主动流，动态补偿器通常应该具有超前特性。 4.比率控制系统的实现为了实现q2/q1=K(或q2=Kq1)的比率控制，有两种具体的实现方案 一种是在两个流q1和q2仍然被测量之后对它们进行分频，商被用作次级调节器的反馈值，这被称为相位分频控制方案。 其次，流量q1被测量并乘以比率系数k，并将乘积作为次级调节器的设定值，这被称为乘法控制方案。在工程中，当具体实现比率控制时，通常有诸如比率装置、乘法器或除法器之类的单元仪器可供选择，这非常方便。

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