1、2021/2/111 課堂提問 前饋控制的原理是什么? 是否可用普通的PID控制器作為前饋控制器,為什么? 為什么一般不單獨使用前饋控制? 2021/2/112 比值控制 Ratio Control 2021/2/113 本講內容 比值控制問題的由來; 常用的比值控制方案與系統結構; 流量比值與比值器參數的關系; 變比值控制系統的特點與應用場合; 比值控制系統的參數整定; 比值控制系統的投運。 2021/2/114 溶液配制問題 問題問題:假設NaOH用量QB和稀釋 水量QA可測并且QA可調。如果 QB變化,如何調整以使稀釋液 NaOH的濃度為68%左右? 解決方案解決方案: （1）出口濃度控

2、制; （2）入口流量的比值控制（流 量比值 ?）。 混 合 器 68% NaoH 30% NaoHH2O QAQB NaOH NaOH 2021/2/115 流量比值控制問題 要求要求:QA / QB = KAB（比值系數）而QB 為主動流 量, QA 為從動流量（可控量）,要求設計一控制系統 通過調節QA 以實現上述比值控制目標。 后 續 裝 置 物料 B 物料 A QB QA 2021/2/116 開環比值控制方案 缺點:Q2受干擾時,同樣 開度Q2值不同,則 FT K Q1 Q2 12 KQQ 1 2 Q Q K 只適合于對比值精度要求不高,從動物料流量比較穩定的場合。 2021/2/1

3、17 單、雙閉環比值控制方案 IA IB K F2C F1C QB QA 單閉環比值控制系統 雙閉環比值控制系統 Return 2021/2/118 單閉環比值控制系統的方塊圖 圖中的F1C是比值計算器 優點優點:兩種物料比較精確;結構簡單、易實施,廣泛應用。 缺點缺點:QB可變,總物料量QA+QB也變化。有些生產不允許總物料（負荷）大幅 度變化,如反應器（負荷變化破壞反應器的熱平衡） 2021/2/119 雙閉環比值控制系統的方塊圖 IA IB K F2C F1C QB QA 特點特點:對QB定值控制。優點:QB平穩,則QA也平穩,總負荷QA+QB穩定;改變QBSP, 可改變QB,QA自動跟

4、蹤,且比值不變,動態比值。若比值K變化時,怎么辦? 2021/2/1110 變比值控制系統 maxmax maxmax BBA AB BAA QQQ KK QQQ 對DDZ III型儀表, 除法器的輸 入輸出關系為 4 4 4 A B I KmA I 2021/2/1111 變比值控制系統方塊圖 變比值控制系統的方塊圖 2021/2/1112 max max 1 A B AB Q Q KK 比值控制系統方案1-相乘方案 maxmax (204)4mA,(204)4mA AB AB AB QQ II QQ K1 FC QA QB IB IA 穩態條件穩態條件: IA = K1( IB-4)+4

5、, max 1 maxB B A A Q Q K Q Q B A AB Q Q K 假設流量測量變送為線性環節。 乘法器K1在副流量回路外 以單閉環比值系統為例 相乘方案無法了解兩個流量的實 際比值;為不影響精度,K不宜過小 或過大,以接近1為宜 2021/2/1113 乘法器的設定 穩態條件穩態條件: IA = I0 max max max max 164 164 BA s BA B AB A QQ I QQ Q KmA Q 對DDZ-III型儀表, 乘法器的輸 入輸出關系為 0 4 (4) 4 16 sB II ImA 2021/2/1114 2 2 max max AB B A Q KK

6、 Q 比值控制系統方案1（續） 22 maxmax (204)4mA,(204)4mA AB AB AB QQ II QQ 22 maxmax AB AB QQ K QQ 假設流量測量變送環節為非線性環節。 穩態條件穩態條件:IA = K ( IB-4)+4 2021/2/1115 比值控制方案2-相乘方案 2( 4)4 BA IKImA 1max max 2 11 KQ Q K K B A AB K2FC QA QB IB IA 穩態條件穩態條件: , maxmax 2 B B A A Q Q Q Q K B A AB Q Q K 乘法器K2在副流量回路中 流量變送器為DDZ-線 性儀表 總

7、結:當K在0-1之間,乘法器應設 置在從動量控制回路外;當K大 于1時,乘法器應設置在從動量 控制回路內。 2021/2/1116 比值控制系統方案3-相除方案 穩態條件穩態條件: K3 = IA / IB max max max max 3 A B AB A B B A Q Q K Q Q Q Q K RC IA / IB IB K3 QA QB IA 存在問題存在問題:物料A的流量回路存在非線性,當物料B的流量減少時,回路增益 增大,有可能使系統不穩定,并可能出現“除零”運算。 相除方案中,儀表比值系數K與負荷變化有關,呈非線性關系,近年已不采用相 除方案實施比值控制。 但該方案可直接得到

8、兩個流量的實際比值;為使調節 有裕度,設定宜在中間,即K在50%左右為宜。 2021/2/1117 比值控制系統方案3 3（續） 相除方案的方塊圖 2021/2/1118 換熱器出口溫度 變比值串級控制系統 蒸汽 凝液 工藝 介質 T2 RV RF FC T2sp RVsp TC 系統功能系統功能: （1）變比值串級? （2）變增益串級? （3）前饋反饋串級 控制 ? 2021/2/1119 變比值串級控制 21 1 () spsp VF v RR TT K 蒸汽 凝液 工藝 介質 T2 RV RF FC T2sp RVsp TC 系統功能系統功能: （3）前饋反饋串級 控制 上一節中所采用的

9、前饋控制器: 2021/2/1120 系統功能變增益串級 蒸汽 凝液 工藝 介質 T2 RV RF FC T2sp RVsp TC 1 F K R 2021/2/1121 系統功能前饋串級控制 蒸汽 凝液 工藝 介質 T2 RV RF FC T2sp RVsp TC T1 k1 前饋控制器 2021/2/1122 比值控制的邏輯提降量 LS PC HS K F2CF1C 蒸汽 燃料空氣 I0 I2 I3 I4 I1 Q1Q2 功能: (1) 正常工況下實現 鍋爐蒸汽壓力對燃料流量 的串級控制,以及燃料與空 氣流量的比值控制 (2) 提負荷時先提空氣,而 降負荷時先降燃料量。 分析要點:正常工況

10、時, 04321 IIIII 2021/2/1123 正常工況下,這是爐出口蒸汽壓力對燃油流量的串級控制系統和燃 油流量與空氣流量的比值控制系統。蒸汽壓力控制器是反作用的, 當蒸汽壓力下降時（如因蒸汽耗量增加）,壓力控制器輸出增加, 提高了燃油流量控制器的設定值。 方案分析方案分析 2021/2/1124 正常工況時:通過信號匹配,低選器LS選通PC調節器的輸出作為燃料流 量控制器F1C的設定值,構成蒸汽壓力對燃料流量的串級控制系統。而 燃料流量測量信號通過高選器HS作為F2C調節器的設定值,構成以燃 料為主動量、空氣量為從動量的雙閉環比值控制系統。 2021/2/1125 提升負荷（提負荷）

11、時:因為PC是反作用的,因 此,當蒸汽壓力下降（如因蒸汽耗量增大） 時,PC輸出將上升。由于該信號不能通過低選 器,因此不能立即增加燃料量,但該信號將被高 選器選通以使F2C設定值增加,即加大空氣量。 隨著空氣量的增加,低選器的輸出逐漸增加,使 燃料量逐漸上升。這樣就達到了提量時先提空 氣量,后提燃料量的要求。 2021/2/1126 當蒸汽壓力上升（降負荷）時:此時,壓力控制器PC輸出下降,該信號被低 選器選通使F1C的設定值減小,從而減小燃料量,隨著燃料量減小,通過比值 控制系統自動減少空氣量。從而達到降量時先降燃料,后降空氣量的要求。 2021/2/1127 比值控制系統的參數整定 單閉

12、環控制系統 按隨動控制系統參數整定方法整定從動量控制器 參數 雙閉環控制系統 主動量控制器按定值控制系統整定參數;從動量控 制器按隨動控制系統整定參數 變比值控制系統 變比值控制器按串級控制系統主控制器整定參數, 從動量控制器按串級控制系統副控制器整定參數。 2021/2/1128 比值控制系統的投運 按單回路控制系統投運方法各自投運主、從動量控制回路。 變比值控制按串級控制系統投運的方法。 2021/2/1129 結 論 討論了流量比值控制問題; 介紹了常用的比值控制方案; 分析了流量比值與比值器參數的關系; 詳細列舉了燃燒控制中常用的邏輯提降量問題 與解決方案; 簡單介紹了變比值控制系統的特點與應用場合。 介紹了比值控制系統的參數整定方法; 介紹了比值控制系統的投運。 2021/2/1130 練習題 右圖表示了NaOH溶液的稀釋過程,輸 入溶液濃度為20%,要求進一步用清水 稀釋成濃度為5%的溶液。流量F1、F2 的測量儀表均為線性變送器,儀表量程 分別為030T/hr和0120T/hr,并采用 DDZ-型,K為比值計算單元。 （1）求K值與工藝比值的關系式; （2）根據所描述的工藝情況,確定K 值; （3）若F1的變化范圍為1020T/hr, 試求取穩態條件下I2與I3的變化范圍 （用mA表示） F1 ( NaOH溶液 ) FCK F2 ( 清水