比值控制系统详解：设计与仿真实例

"《过程控制系统仿真》郭阳宽王正林著，电子工业出版社2009.3出版，详细讲解比值控制系统的基础知识、设计和综合仿真实例。" 比值控制系统是一种重要的过程控制策略，它用于维持两种或更多物料之间的特定比例关系。在化学工程、石油炼制、制药等众多行业中，这种控制系统被广泛应用于确保关键过程变量的精确协调，例如流量、浓度等。 7.1.1 比值控制系统特点 比值控制系统的核心特点是维持主物料和从物料之间的固定比例。主物料是控制系统的主动成分，它的变化会驱动从物料相应成比例地变化。比值通常用Q1/Q2表示，其中Q1为主物料流量，Q2为从物料流量。比值控制系统的目标是确保Q1与Q2的比值K保持恒定，即使在存在扰动的情况下也是如此。 7.1.2 比值控制系统的类型 比值控制系统有不同的结构形式，以适应不同的工艺需求： 1. 开环比值控制系统：是最简单的形式，主物料和从物料的流量比值不考虑反馈，仅在系统启动时设定，不能自动调整以抵消扰动。 2. 单闭环比值控制系统：添加了对主物料或从物料的反馈控制，能够一定程度上补偿扰动，保持比值稳定。 3. 双闭环比值控制系统：对主物料和从物料都实施闭环控制，提供更好的抗扰动性能，能更有效地保持比值。 4. 变比值控制系统：根据生产条件动态调整比值，以满足不同工况下的工艺要求。 7.2 比值控制系统设计 设计比值控制系统时，需考虑物料的性质、工艺流程、预期的扰动以及产品质量要求。控制器参数整定是关键步骤，包括比例、积分和微分（PID）控制器的设置，以确保系统的响应速度、稳定性和准确性。 7.3 综合仿真实例 通过计算机仿真，可以模拟比值控制系统的运行情况，验证设计方案的可行性。仿真实例可以帮助工程师了解系统在各种工况下的动态行为，优化控制策略，减少实地试验的风险和成本。 总结来说，比值控制系统是过程控制的重要组成部分，通过理解和应用其基础知识，设计出合适的控制策略，可以有效提高生产效率和产品质量。通过深入学习和仿真实践，读者能够掌握比值控制的原理和应用技巧，从而在实际工作中得心应手。