计算机过程控制-第五章.ppt

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1、1,第二篇 复杂控制系统,最简单的控制系统单回路控制系统： 只用了一个调节器，调节器也只有一个输入信号。只有一个闭环。在大多数情况下，这种简单系统能够满足工艺生产的要求。因此，它是一种最基本的使用最广泛的控制系统。 单回路控制系统无能为力： 如调节对象的动态特性决定了它很难控制，而工艺对调节质量的要求又很高；或者调节对象的动态特性虽然并不复杂，但控制的任务却比较特殊。另外还应看到，随着生产过程向着大型、连续和强化方向发展，对操作条件要求更加严格，参数间相互关系更加复杂，对控制系统的精度和功能提出许多新的要求，对能源消耗和环境污染也有明确的限制。为此，需要在单回路的基础上，采取其它措施.,2,复

2、杂控制系统，也称为多回路系统： 或是由多个测量值、多个调节器；或者由多个测量值、一个调节器、一个补偿器或一个解耦器等等组成多个回路的控制系统。 本篇内容：将从原理、结构和应用等方面讨论目前已在生产过程中采用的串级控制系统、带有补偿器的控制系统以及解耦系统。,3,第五章 串级控制系统 与比值控制系统,5-l串级控制系统的概念 串级控制是改善调节过程极为有效的方法，并且得到了广泛的应用。什么叫串级控制，它是怎样提出来的呢？举例说明。,4,例51 连续槽反应器温度控制 图5.1表示一个连续槽反应器，物料自顶部连续进入槽中，经反应后从底部排出。反应产生的热量由冷却夹套中的冷却水带走。为了保证产品质量，

3、必须严格控制反应温度1，为此采用调节阀来改变冷却水流量，调节对象具有三个热容积，即夹套中的冷却水、槽壁和槽中的物料。,5,为简单起见，在图5.2中，把这三个容积画成了串联的形式，即忽略了它们之间的相互作用（容积之间的相互作用有助于改善调节对象的调节性能）。 引起温度1变化的扰动因素两方面：物料方面，流量、入口温度和物料化学组分；在冷却水方面有它的入口温度以及调节阀前的压力。在图52中，用D1和D2分别代表来自物料方面和冷却水方面的扰动，它们的作用地点不同，因此对 于温度1的影响也很不一样。,6,在图52中，用D1和D2分别代表来自物料方面和冷却水方面的扰动，它们的作用地点不同，因此对于温度1的

4、影响也很不一样。,7,当冷却水方面发生扰动，例如冷却水入口温度突然增高时，它需要相继通过三个容积以后才会使反应温度1升高，而只有这时调节器才开始动作，把冷却水加大。很明显，从扰动开始到调节器动作，这中间白白浪费了一段时间。 在这段时间里，夹套冷却水温度的升高已使温度1出现很大偏差。如果把这段时间争取过来让调节器提前动作，那么调节的效果就改善了。由于冷却水方面的扰动D2很快就在夹套温度2上表现出来，因此如果把从这个温度测量出并送入调节器C2（图5.3），让它来控制调节阀，那么调节动作就提前了很多，失去的时间就会争取过来，从而加快了速度。,8,但是我们又不能简单地仅仅依靠这一个调节器C2来代替图5

5、.1中的调节器C的全部作用。是因为最后的 目标是要保持温度不变，调节器C2只能起稳定温度2的作用，而在发生物料方面的扰动D1的情况下，并不能保证温度1符合要求。为解决这个问题，可以设想用人工来改变调节器C2的给定值2r,通过它来改变夹套温度2这样就可以在物料方面发生扰动的情况下，也能把温度1调节到所需要的数值上。实际上，这个工作当然不是用人工而是由另一个自动调 节器C1来完成的。它的主要任务就是根据温 度1（相对它的给定值1r）的偏差来改变给定值2r ， 基本思想。,9,在串级中采用了两级调节器，这两级调节器串在一起工作，各有其特殊任务。调节阀直接受调节器C2的控制，而调节器C2的设定值则受调

6、节器C1的控制， C1称为主调节器， C2称为副调节器。串级控制的方框图如图5.4所示。,10,11,例52 精馏塔提馏段的温度控制 图5.5是精馏塔底部示意图，在再沸器中，用蒸汽加热塔釜液产生蒸汽，然后在塔釜中与下降物料流进行传热传质。为了保证生产过程顺利进行，需要把提馏段温度保持恒定。为此，在蒸汽管路上装一个调节阀，用它来控制加热蒸汽流量。从调节阀动作到温度发生变化，需要相继通过很多热容积。实践证明，加热蒸汽压力的波动对温度的影响很大。此外，还有来自液相加料方面的各种扰动，包括它的流量、温度和组分等，它们通过提馏段的传热传质过程，以及再沸器中的传热条件（塔釜温度、再沸器液面等），最后也影响

7、到温度。,12,当加热蒸汽压力波动较大时，如果采用图5.5 所示的简单控制系统，调节品质一般都不能满足生产要求。如果采用一个附加的蒸汽压力控制系统（图5.6），把蒸汽压力的干扰克服在入塔前，这样也提高 了温度调节的品质，但这样就需要增加一只调节阀，并且增加了蒸汽管路的压力损失，在经济上很不合理。,13,比较好的方法是采用串级控制：如图5.7所示。副调节器QC2根据加热蒸汽流量信号控制调节阀，这样就可以在加热蒸汽压力波动的情况下，仍能保持蒸汽流量稳定。但副调节器QC2的给定值则受主调节器 C1的控制，后者根据温度改变蒸汽流量给定值Qr，从而保证在发生进料方面的扰动的情况下，仍能保持温度满足要求。

8、用这个方法可以非常有效地克服蒸汽压力波动对于温度的影响，因为流量自稳定系统的动作很快，蒸 汽压力变化所引起的流量波动在2至3S以内就消除了，而这样短暂时间的蒸汽流量波动对于温度的影响是很微小的。对于来自进料方面的扰动来说，这种串级方案则并不能带来很显著的好处（下面将要进一步分析这一点）。 串级控制系统方块图如图58所示，它有两个闭环系统：副环是流量自稳定系统，主环是温度控制系统。,14,Qr,流量测量,蒸汽管路系统,再沸器,塔底,r,Q,r,Qr,图5.8 提馏段温度串级控制系统,15,16,17,送元件和一个调节器，增加的仪表投资并不多，但控制效果却有显著的提高,18,5-2 串级控制系统的

9、分析,扰动以其作用位置的不同分为两类 二次扰动：包括在副回路内的扰动； 一次扰动：作用于副环之外的扰动（参见图5.11）。这两类扰动对串级控制效果有本质的差别。 串级控制系统只是在结构上增加了一个副回路，为什么会收到如此明显的效果呢？,19,首先是副环具有快速作用，它能够有效地克服二次扰动的影响。可以说串级系统主要是用来克服进入副回路的二次干扰的。 现在对图5.12所示方框图进行分析，可进一步揭示问题的本质。图中：Gc1(S)、Gc2(S)是主、副调节器传递函数；Gp1(s)、 Gp2(s)是主、副对象传递函数；Gm1(s)、 Gm2(s)是主、副变送器传递函数，Gv(s)是调节阀传递函数。

10、Gd2(s)是二次干扰通道的传递函数。,20,当二次干扰经过干扰通道环节Gd2(s)后，进入副环，首先影响副参数y2，于是副调节器立即动作，力图消弱干扰对y2的影响。显然，干扰经过副环的抑止后再进入主环，对y1的影响将有较大的减弱。按图5.12所示串级系统，可以写出二次干扰D2至主参数y1的传递函数是 为了与一个简单回路控制系统相比较，由图5.13可以很容易地得到单回路控制下D2至y1的传递函数为：,21,22,23,其次，由于副环起了改善对象动态特性的作用，因此可以加大主调节器的增益，提高系统的工作频率。,24,25,26,由图可见，闭环副回路的增益可能大于或小于开环时的增益，这取决于输入信

11、号的周期。当Td1 Td2较大时，闭环副回路增益将小于开环时的增益。此时若组成串级系统，可以加大主调节器的增益，应当指出，在 Td1 Td2 5以后，闭环副回路增益接近1.0，相角接近00，这就是说当Td1足够大时，可以把副回路等效成为一个增益为1的放大环节，形成1：l的随动系统。然而在Td1减小时，闭环副回路的增益增加而开环时的增益却要下降，此时若闭合副回路，主调节器的增益就不得不减少，在这种情况下组成串级控制系统将会降低系统的性能。因此，在串级系统中要避免闭环副回路的高增益区，即主、副回路自然振动周期Td1 Td213的区域。此外，为避免主、副回路之间的“共振”现象，也要求主、副回路的周期

12、成一定的比例，这一点将在串级系统的设计中加以讨论。,27,28,最后一个特点是由于副环的存在，使串级系统有一定的自适应能力。 众所周知，生产过程往往包含一些非线性因素。因此，在一定负荷下，即在确定的工作点情况下，按一定控制质量指标整定的调节器参数只适应于工作点附近的一个小范围。如果负荷变化过大，超出这个范围，那么控制质量就会下降。在单回路控制中若不采取其它措施是难以解决的。但在串级系统中情况就不同了，负荷变化引起副回路内各环节参数的变化，可以较少影响或不影响系统的控制质量。一方面可以用式（55）所表示的等效副对象的增益公式来说明，等效对象的增益为,29,一般情况下， 因此，如果副对象增益或调节

13、阀的特性随负荷变化时，对等效增益K。的影响不大，因而在不改变调节器整定参数的情况下，系统的副回路能自动地克服非线性因素的影响，保持或接近原有的控制质量；从另一方面看，由于副回路通常是一个流量随动系统，当系统操作条件或负荷改变时，主调节器将改变其输出值，副回路能快速跟踪及时而又精确地控制流量，从而保证系统的控制品质。从上述两个方面看，串级控制系统对负荷的变化有一定自适应能力。 综上所述，可以将串级控制系统具有较好的控制性能的原因归纳为： 对二次干扰有很强的克服能力； 改善了对象的动态特性，提高了系统的工作频率； 对负荷或操作条件的变化有一定自适应能力。 为了对串级控制系统的控制效果有一定量的概念

14、，下面用频率法来估算一个实例。,30,31,32,从表中可以看到，由于采用了串级控制，系统工作频率由单回路的0.087增加到0.23，加快了2.6倍；二次扰动下的短期最大偏差由单回路控制时的0.24减小到0.011，大约减小了22倍之多；即使是在一次扰动下，短期最大偏差也由单回路控制时的0.3减小到011，减小了近三倍。可见串级系统对控制效果的改善是十分明显的，但是必须指出，上述估算结果没有考虑非线性因素的影响。实际上，由于串级系统的副调节器增益往往很大，调节阀的动作幅度也相应增大，有时可能处于饱和状态，因此串级控制系统的实际效果要比表5-l中估算的结果略为差一些。,33,5-3 串级系统设计

15、和实施中的几个问题,如果把串级系统中整个闭环副回路作为一个等效对象来考虑，可以看到主回路与一般单回路控制系统没有什么区别，无须特殊讨论。 但是副回路应该怎样设计，副参数又如何选择，主、副回路之间又有什么关系，一个系统中有两个调节器会产生什么问题等等，这是系统设计和实施中应予以考虑的问题。,34,一、副回路的设计 串级系统的种种特点都是因为增加了副回路的缘故。可以说，副回路的设计质量是保证发挥串级系统优点的关键所在。从结构上看，副回路也是一个单回路，问题的实质在于如何从整个对象中选取一部分作为副对象，然后组成一个副控制回路，这也可以归纳为如何选择副参数。下面是有关副回路设计的几个原则。 1副参数

16、的选择应使副回路的时间常数小，调节通道短，反应灵敏 通常串级系统被用来克服对象的容积滞后和纯迟延。也就说，总是这样来选择副参数，使得副回路时间常数小，调节通道短，从而使等效对象的时间常数大大减小，提高了系统的工作频率，加速了反应速度，缩短控制时间，最终改善系统的控制品质。,35,如5-1中所作的几个例子，它们的共同点就是对象容积迟延比较大。如例5l反应器的反应温度控制小，在组成串级系统时，选择夹套温度作为副参数时，副对象是一个一阶对象，它可以迅速反映冷水侧方面的干扰，然后加以克服。例52精馏塔提馏段温度控制中，选择加热蒸汽人量为副参数，此时副回路几乎没有什么容积迟延，可以立即克服蒸汽侧的干扰。

17、又例如例53加热炉温度控制中，副参数是炉膛温度，它也是一个一阶对象，对燃料侧干扰有较慢的克服作用。总之，它们都设法找到一个反映灵敏的副参数，使得在干扰影响主参数之前就得到克服，副回路的这种超前控制作用，必然使控制质量有很大提高。,36,2副回路应包含被控对象所受到的主要干扰 串级系统对二次干扰有较强的克服能力。为了发挥这一特殊作用。 在系统设计时，副参数的选择应使得副环尽可能多地包括一些扰动。当然也不能走极端，试图把所有扰动都包括进去，这样将使主调节器失去作用，也就不成其为串级控制了。因此，在要求副回路调节通道短、反应快与尽可能多地纳入干扰这两者之间存在着矛盾，应在设计中加以协调。 现在以例5

18、2为例来说明。图57所示为提馏段温度控制方案，它是以加热蒸汽为副参数的。副调节器实际上是保持流量计孔板压差稳定，目的是保持加热量稳定，这是一种常用的方案。但它也不是唯一可行的。我们知道，当加热蒸汽供汽压力变化时，仅仅保持孔板压差稳定并不能完全保证加热量稳定。加热量的大小可以更好地表现在蒸汽管壁的温度上，而由于蒸汽凝结放热的热阻很小，即管壁温度与管内蒸汽饱和温度之间的差别很小，因此如果把调节阀后的蒸汽压力选作副参数来进行串级控制如图516中作用线2所示，那么就可以把加热蒸汽侧的扰动完全包括在副环之内，与控制蒸汽流量串级方案（图516中作用线1）相比，副环中包括了更大一些的时间常数，因而也有助于改

19、善主环的调节性能。,37,38,如果以再沸器的蒸发量作为副参数如图中作用线3所示，那么就可以进一步把再沸器釜液侧的扰动包括在副环内（包括再沸器液位、塔釜液温度等）。整个调节对象的最大惯，生是在塔底部分，所以这样也有助于改善主环的调节性能。但是这样一来副环的调节性能就要降低一些，对于克服加热蒸汽方面的扰动就不能那样迅速了。 在具体情况下，副环的范围应当多大，决定于整个对象的容积分布情况以及各种扰动影响的大小。 副环的范围也不是愈大愈好，太大了，副环本身的调节性能就差，同时还可能使主环的调节性能恶化。一般应使副环的频率比主环的频率高得多。当副环的时间常数加在一起超过了主环时，采用串级调节没有什么效

20、果。,39,二、主、副回路工作频率的选择 从例54看到，为了保持串级控制系统的控制性能，应避免闭合副环进入高增益区，即主回路周期Td1为（13） Td1的区域。换句话说，应该使主回路周期小于Td2或大于3倍的Td2。考虑到副环总是一个快速、灵敏的回路， Td1不可能小于Td2 ，因此上述条件可以用下列不等式来描述，即 （512） 这个结论是从发挥串级系统特点的角度得到的。此外，还应根据主、副回路之间的动态关系来分析。由于主、副回路是两个相互独立又密切相关的回路，在一定条件下，如果受到某种干扰的作用，主参数的变化进入副环时会引起副环中副参数波动振幅的增加，而副参数的变化传送到主环后，又迫使主参数

21、的变化幅度增加，如此循环往复，就会使主、副参数长时间地大幅度地波动，这就是所谓串级系统的共振现象。一旦发生了共振，系统就失去控制，不仅使控制品质恶化，如不及时处理，甚至可能导致生产事故，引起严重后果。,40,41,515,42,43,上述结论虽然是在假定主后回路均是二阶系统的前提下得到的，但也不失其一般性。原因是系统经过整定后，总有一对起主导作用的极点，整个回路的工作频率由它们来决定，即可以把这个系统看作一个近似二阶振荡系统。 当然，为了满足上式，使主回路的振荡周期为3至10倍于副回路的周期，除了在副回路设计中加以考虑外，还与主、副调节器的整定参数有关。,44,调节器有积分时，可能出 现积分饱

22、和现象，在串级系统中有两个调 节器时如何？ 如果副调节器（P）+主调节器（PI或PID）：出现积分饱和的条件与单回路控制系统相同，只要在主调节器反馈回路中加一个间歇单元就可以有效地防止积分饱和。 如果主副调节器均具有积分作用，就存在两个调节器输出分别达到极限值的可能，此时，积分饱和的情况显然比单回路系统要严重得多。虽然利用间歇单元可以防止副调节器的积分饱和，但对主调节器却无所助益。,45,如果由于任何原因副调节器不能对主调节器的输出变化做出响应，主调节器将会出现积分饱和。同样，当副调节器逐渐地到达饱和，那么主调节器的输出无需到达极限，主回路就会开环，在这种情况下，必须采取其它措施。 图5.18

23、所示为根据副回路的偏差来防止主调节器积分饱和的方案。副参数y2作为主调节器的外部反馈信号。在动态过程中，主调节器的输出为:,46,47,在串级系统的设计和实施中，除了上述讨论的几个问题外，还有一点必须加以说明： 在调节器正反作用选择时，应当考虑有些生产过程要求控制系统既可以进行串级控制有可由由主调节器单独控制，在这两种方式进行切换时，有可能要改变主调节器的作用方向。如果副调节器是反作用的，则主调节器在串级和单回路控制时的作用方向一致，无需改变。反之，若副调节器是正作用的，则主调节器在两种不同控制方式下作用方向不同，在实施中要特别注意。,48,5-4调节器的选型和整定方法,在串级控制系统中，主调

24、节器和副调节器的任务不同。 副调节器的任务：是要快动作以迅速抵消落在副环内的二次扰动，而且副参数则并不要求无差，所以一般都选P调节器，也可以采用PD调节器，但这增加了系统的复杂性，而效果并不很大。在一般情况下，采用P调节器就足够了。如主副环的频率相差很大，也可以考虑采用PI调节器。 主调节器的任务：是准确保持被调量符合生产要求。凡是需要采用串级调节的场合，工艺上对控制品质的要求总是很高的，不允许被调量存在偏差，因此，主调节器都必须具有积分作用，一般都采用PI调节器。如果副环外面的容积数目较多，同时有主要扰动落在副环外面的话，就可以考虑采用PID调节器。,49,串级系统的整定要比简单系统复杂些。

25、因为两个调节器串在一起，在一个系统中工作，互相之间或多或少有些影响。在运行中，主环和副环的波动频率不同，副环频率较高，主环频率较低。当然这些频率主要决定于调节对象的动态特性，但也与主副调节器的整定情况有关。在整定时，应尽量加大副调节器的增益以提高副环的频率，目的是使主副环的频率错开，按式（519）要求最好相差三倍以上，以减少相互之间的影响。,50,在运行中，有时会把主环从自动切换到手动操作，副调节器的整定要考虑到这个情况，它自己应能很好地独立工作。 在一般情况下，既然主、副环的频率相差很多，互相之间的影响不大，这时就可以首先在主环开路的情况下，按通常整定简单控制系统的方法整定副调节器。然后，在

26、投入副调节器的情况下，再按通常方法把主调节器整定好。 由于受到副参数选择的限制，主、副环的频率比较接近时，它们之间的影响就比较大了。在这种情况下，就需要在主副环之间反复进行试凑，才能达到最佳的整定。这样的反复试凑是很麻烦的。这里介绍两种串级系统整定的方法。,51,一、逐步逼近法 它是一种依次整定主副环，然后循环进行，逐步接近主副环的最佳整定的一种方法，其步骤如下： 首先整定副环。此时断开主环，按照单回路整定方法，求取副调节器的整定参数，得到第一次整定值，记作GC21 。 整定主环。把刚整定好的副环作为主环中的一个环节，仍按单回路整定方法，求取主调节器的整定参数，记作GC11。 再次整定副环，注

27、意此时副回路、主回路都已闭合。在主调节器的整定参数为GC11的条件下，按单回路整定方法，重新求取副调节器的整定参数为GC22 。至此已完成一个循环的整定。 重新整定主环。同样是在两个回路闭合、副调节器整定参数为GC22的情况下，重新整定主调节器，得到GC12 。 如果调节过程仍未达到品质要求，按上面、步继续进行，直到控制效果满意为止。一般情况下，完成第步甚至只要完成第步就已满足品质要求，无需继续进行。这种方法往往费时较多。,52,二、两步整定法 它是一种先整定副环，后整定主环的方法，具体步骤是： 先整定副环。在主、副环均闭合，主、副调节器都置于纯比例作用条件下，将主调节器的比例带放在100处，

28、按单回路整定法整定副环，这时得到副调节器的衰减率0.75时的比例带2s和副参数振荡周期T20。 整定主环。主、副环仍然闭合，副调节器置于2s值上，用同样方法整定主调节器，得到主调节器在0.75下的比例带1s值和被调量的振荡周期T10。 依据上面两次整定得到的1s 、 2s和T20与T10， 按所选调节器的类型，利用“衰减曲线法”的计算公式，分别求出调节器的整定参数值。 当然，按计算出来的整定参数进行投运，不一定能满足要求，仍需继续试验，适当修正，直到符合要求。,53,5-5比值控制系统,比值控制系统：在各种生产过程中，时常需要保持两种物料的流量成一定比例关系，如果一旦比例失调，就会影响产品的质

29、量，严重的甚至会造成生产事故。这种自动保持两个或多个参数之间的比例关系的控制系统就是比值控制所要完成的任务。 例如送入尿素合成塔的二氧化碳压缩气与液氨的流量要保持一定比例；再如聚乙烯醇生产中，树脂和氢氧化钠必须以一定比例混合，否则树脂将会自聚而影响生产；又如锅炉或任何加热炉的燃烧过程中，需要保持燃料量和空气量按一定比例进入炉膛，才能保持燃烧的经济性。,54,55,号之间的静态配合问题。下面假定采用电动型仪表，并结合例56，分两种情况来讨论,56,57,58,59,上述讨论中，比值器是采用电动皿型表中的比率设定器。在其它类型表中有相应的仪表来完成比偏能的功能A电动正型表中的分流器、配比器，除法器

30、等；又如气动仪表中的气动比值器配比器等。比值系数的计算方法基本相同，只需将相应的比值器输入和输出关系式代入即可。,60,二、比值系统中的非线性特性 所谓非线性特性，这里是指系统的静态增益不是一个定值而是随负荷变化的。在比值控制系统中应特别注意。,61,以例56来进行分析。通过比值系数的计算可以得出结论，在流量和其测量信号之间呈线性或非线性关系两种情况下，比值系数均为常数，与负荷大小无关。负荷变化、有无开方器对系统的静态比值没有影响。图5.19节流元件和压差变送器的数学表达合并起来，写成,62,得到与负荷成正比的静态增益： 会影响系统的动态性能。 加入开方器，静态增益不变： 系统的动态品质不再受

31、负荷的影响。,63,若调节阀的流量待性增益随着负荷的增加而减小，则可利用调节阀的非线性特性补偿反馈回路中测量、变送部分的非线性，从而使开环总增益接近不变，克服了非线性对系统性能的影响。若此时再加入开方器反而给系统增加了新的非线性因素。 在实施比值控制系统时要特别注意：从测量、受送的关系式，还是从物料成比例的公式，都与平方、乘除等运算有关，很容易引进非线性因素。,64,三、比值系统的整定 简单的比值系统实际上是一个单回路流量随动系统。 要求：跟踪快；不希望它在控制过程中上下波动。 因此，在整定时应把系统的衰减率调整得很大，使调节过程处于振荡和不振荡之间的临界情况。此时，调节过程既无波动而又动作迅

32、速，满足生产要求。,65,在整定过程中，一般先把调节器QAC的积分时间TI放在最大，然后从大到小逐渐减小比例带，直到被调流量在主流量阶跃扰动下的过渡过程处于振荡与不振荡的临界情况，如图5.22中曲线b所示。图中曲线a代表较大比例带时的过渡过程，显然它的调节过程太慢。在确定好比例带以后，再逐步减小TI，直 到调节过程中被调量稍 有 一点过调，如图中曲 线C 所示。,66,四、常见比值控制系统 前面所讨论的都是属于单环比值系统： 单环比值系统一般只用于负荷变化不大的场合。 下面再介绍两种实现复杂比值控制的方案。 1双闭环比值控制系统， 2变比值控制系统。,67,1双闭环比值控制系统 在比值控制精度

33、要求较高而主流量又允许控制的场合如图5.23所示。 增加了主流量控制回路。克服了干扰的影响，使主流量变化平稳，副流量也将比较平稳。 当系统需要升降负荷时，只要改变主流量的设定值，主、副流量就会按比例 同时增加或减小，从而克服上述单环比值系统的缺点。,68,69,2变比值控制系统 不难发现，无论是单环还是双环比值控制系统，主、副流量之间的比值都是确定的。但在有些生产过程中，两个流量之比不是一个常数，而要根据另一个参数的变化来不断修正，显然这是一个变比值控制问题。下面举例说明。,70,例57 变换炉触媒层温度控制如图5.24所示。变换炉是合成氨生产中的关键设备，它的任务是使煤气中的一氧化碳与蒸汽中

34、的水分在触媒作用下发生反应，将一氧化碳 转化为二氧化碳。并得到有用的氢气。为了增加一氧化碳的转化率，总是使水蒸汽过量，一 般要保持水蒸汽和煤气之比值为58。 由于触媒层温度不仅影响触媒本身的寿命，而且还影响一氧化碳的转化率。 选蒸汽量为操作量，以改变煤气和水蒸汽之比值来控制触媒层温度，组成控制系统。,71,72,以上实为串级比值控制系统。它的副回路是一个单环比值系统，其比值由除法器来实现。在两个流量受到某种干扰作用发生变化时，副回路可以很快动作，使两者的比例维持常数。当主参数即触媒层温度受某种干扰偏离设定值时，主调节器将会改变副调节器的设定值r2，即改变两个流量的比值，增大或减小水蒸汽量，从而使温度回到设定值。,