比值控制系统详解：从开环到闭环

"该资源是一份关于实现特殊要求的过程控制系统的课件，主要讨论了比值控制系统的概念、类型及优缺点。" 比值控制系统是一种常见的工业自动化控制策略，其目的是确保两种或多种物料流量之间维持恒定的比例关系，以保证生产过程的稳定性和产品质量。在实际应用中，例如工业锅炉的燃料与空气配比、药物生产中的混合比例以及硝酸生产中的氨气和空气比例，都至关重要。比值控制通过调整主物料流量（Q1）与从物料流量（Q2）的关系，使得Q2与Q1的比值（Q2/Q1）保持为一个常数k。 1. 开环比值控制系统：在这种系统中，副流量Q2直接按照比例系数k开闭阀门，与主流量Q1同步变化。系统结构简单，但因为是开环控制，当Q2受到扰动时，比值难以保持稳定，因此使用场景较为有限。 2. 单闭环比值控制系统：增加了副流量的闭环控制，当主流量变化时，比值运算器会调整副调节器的给定值，使副流量跟随主流量变化，以保持设定的比值。这种方式能有效克服Q2的波动，但主流量Q1的可变性可能导致总流量不稳定，适用于主流量工艺参数不可控的情况。 3. 双闭环比值控制系统：为了解决单闭环比值控制系统的问题，双闭环比值控制系统包括一个主流量控制回路和一个副流量控制回路。主回路确保主流量的定值控制，克服主流量扰动，副回路则抑制副流量的干扰，使主副流量均保持稳定，总物料量更加平稳。然而，这种方式需要更多的仪表设备，投资成本相对较高。 这些控制系统的选择取决于具体的应用环境和需求，如工艺条件、控制精度、投资预算等因素。在设计和实施比值控制系统时，工程师需要综合考虑这些因素，以确保系统能够有效地满足生产过程中的特殊要求。