比率控制比率控制系统的实现

比率控制的具体实现方案有两种:

一、 把两个流量的测量值相除，其商作为调节器的反馈值，称为相除控制方案。

二、 把一个流量的测量值乘以比值系数，其乘积作为副调节器的设定值，称为相乘控制方案。

在工程上，具体实现比率控制时，通常有比值器、乘法器或除法器等单元仪表可供选用，相当方便。

比率控制系统的实施与参数整定

比率控制比值系数的实现

比值系统的实现有相乘和相除二种方法。工程上可采用比值器、乘法器、除法器等仪表实现；用计算机控制时，通过比例、乘、除运算程序实现。

比率控制比率控制系统的参数整定

对双闭环比率控制，主流量回路可按单回路控制系统整定；对变比率控制系统，主调节器可按串级控制系统整定方法进行；对副流量回路，本质上是随动系统，要求快速、正确跟随主流量变化，最好整定在振荡预不振荡边界，具体步骤为：

（1）根据工艺条件，计算比值系数K ，投入自动运行；

（2）使比例度由大到小调节，使系统处于临界过程；

（3）适当放宽比例度后，投入积分，即逐步减小 ，直到出现临界过程。 2100433B

比率控制系统中的非线性特性是指被控过程的静态放大系数随负荷变化而变化的特性，在设计比率控制系统时必须要加以注意。

比率控制测量变送环节的非线性特性

流量与测量信号无论是呈线性关系还是呈非线性关系，其比值系数与负荷的大小无关，均保持其为常数。但是，当流量与测量信号呈非线性关系时对过程的 动态特性却是有影响的。

问题：当负荷增大时，调节器的整定参数如果不能随之改变，则系统的运行质量就会下降。

比率控制非线性补偿

为了克服这一不利影响，通常用开方器进行补偿，即在差压变送器后串接一个开方器，使流量与测量信号之间呈现线性关系。

差压变送器的输出电流信号与开方器的输出电流信号之间的关系为：

测量变送环节和开方器串接后总的静态放大系数为常量，它已不再受负荷变化的影响。

比率控制主流量、副流量的确定原则

①生产中起主导作用的物料流量，一般选为主流量，其余的物料流量跟随其变化，为副流量。

②工艺上不可控的物料流量，一般选为主流量。

③成本较昂贵的物料流量一般选为主流量。

④当生产工艺有特殊要求时，主、副物料流量的确定应服从工艺需要。

比率控制控制方案的选择

控制方案选择应根据不同的生产要求确定，同时兼顾经济性原则。

①如果工艺上仅要求两物料流量之比值一定，而对总流量无要求，可用单闭环比率控制方案。

②如果主、副流量的扰动频繁，而工艺要求主、副物料总流量恒定的生产过程，可用双闭环比率控制方案。

③当生产工艺要求两种物料流量的比值要随着第三参数的需要进行调节时，可用变比率控制方案。

比率控制调节器控制规律的确定

比率控制系统中，调节器的控制规律是根据控制方案和控制要求而定。

在单闭环比率控制系统中，比值器K起比值计算作用，若用调节器实现，则选P调节；调节器F2C使副流量稳定，为保证控制精度可选PI调节。

双闭环比率控制不仅要求两流量保持恒定的比值关系，而且主、副流量均要实现定值控制，所以两个调节器均应选PI调节；比值器选P调节。

比率控制正确选择流量计及其量程

各种流量计都有一定的适用范围（一般正常流量选在满量程的70%左右），必须正确地选择和使用，可参考有关设计资料、产品手册。

比率控制比值系数的计算

工艺规定的流量（或质量）比值K不能直接作为仪表比值使用，必须根据仪表的量程转换成仪表的比值系数K’后才能进行比值设定。

变送器的转换特性不同，比值系数K’的计算公式不同。

（l）流量与测量信号之间成线性关系

如果Q1的流量计测量范围为0～Q1max 、Q2的流量计测量范围为0～Q2max，则变送器输出电流信号和流量之间的关系如下：

说明：当物料流量的比值一定、流量与其测量信号呈线性关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈线性关系。

（2）流量与测量信号之间成非线性关系

利用节流原理测流量时，流量计输出信号与流量的平方成正比：

说明：当物料流量的比值一定、流量与其检测信号呈平方关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈平方关系。

比率控制开环比率控制系统

如图1，Q1是主流量，Q2是副流量。流量变送器FT检测主物料流量Q1；由控制器FC及安装在从物料管道上的阀门来控制副流量Q2。

此控制方案的优点是结构简单、成本低。缺点是无抗干扰能力，当副流管线压力等改变时，不能保证所要求的比值。

控制目标：Q2=K Q1

比率控制单闭环比率控制系统

为了克服开环比率控制的不足，在开环比率控制的基础上，增加对副流量的闭环控制。

特点：

• 对Q2进行闭环控制，比率控制精度提高。

• 对Q1只测量、不控制。Q1变化，Q2跟着变化，总流量不稳定。

• 控制目标：Q2=K Q1

• 对Q1只测量、不控制。Q1变化，Q2跟着变化，总流量不稳定

比率控制双闭环比率控制系统

为了克服单闭环比率控制中主流量不受控制，生产负荷（与总物料量有关)在较大范曲内波动的不足的缺点，增加了主流量控制回路。该系统具有两个闭合回路，分别对主、副流量进行定值控制。同时，由于比率控制器K的存在，使得主流量由受到干扰作用开始到重新稳定在给定值这段时间内，副流量能跟随主流量的变化而变化。这样不仅实现了比较精确的流量比值，而且也确保了两物料总量基本不变，这是它的一个主要优点。从图1可以看出，当主流量Q1变化时，一方面通过主流量控制器F1C对它进行控制，另一方向通过比率控制器K(可以是乘法器)乘以适当的系数后作为副流量控制器的给定值，使副流量跟随主流量的变化而变化。

特点：

• 有两个闭环控制回路，用比值器联系。

• 控制目标：Q2=K Q1

• Q1是主流量，Q2是副流量。两个流量都可控，因此总流量稳定。

双闭环比率控制系统主要适用于主流量干扰频繁，工艺上不允许负荷有较大波动或工艺上经常需要提降负荷的场合。缺点：所用仪表多，投资高。

比率控制变比率控制系统

以上介绍的都是定比率控制系统。在有些生产过程中，要求两种物料流量的比值随第三个工艺参数的需要而变化，为满足这种工艺的要求，就出现了变比率控制系统。

应该注意:在变比率控制系统中，比值通常只是一种控制手段不是最终目的，而第三参数y(s)往往是产品质量指标。

生产过程中，经常需要几种物料的流量保持一定的比例关系。例如，在锅炉的燃烧系统中，要保持燃料和空气量的一定比例，以保证燃烧的经济性。

定义：比率控制（Rate control）是一种相对数控制方法，是通过两个相关指标的比较及数期变化趋势分析，来说明事物的本质及规律性。在许多情况下，运用绝对数无法说明问题，但使用具有可比意义的相对数却能作出有效的比较，进而找出差距和不足。实现两个或多个参数符合一定比例关系的控制系统，称为比率控制系统。

例如要实现两种物料的比例关系，则表示为：

其中：K—比值系数；Q1—主流量； Q2—副流量 。

财务比率控制与预算控制不同，预算控制经常是绝对量(值)指标，而比率控制是相对量指标；相对而言，预算控制通俗浅显，而财务比率控制更能从深层次反映企业的经营状况，进而控制企业的经营质量。

财务比率指标是组织中的各种财务报表(资产负债表和损益表)中的一对有意义的数据比较并计算出的百分比或比率。管理者可以利用这些比率作为一种内部控制手段，用它来考查组织在利用其资产、负债、库存等方面的效率。财务比率控制法是非常有用的控制技术。

常用财务比率指标可以分为三类：偿债能力比率、盈利能力比率和经营比率。

(1)偿债能力比率

这是指组织应付应偿债务的能力。组织必须具备足够的应付能力，但又不可留有过多的闲置资金。偿债能力率的表达方式有：①流动比率；②速动比率；③资产负债率；④付息能力比率。

流动比率的计算公式为：流动资金/流动负债。流动资金包括现金、应收债款、库存等，而流动负债包括应偿债务、应付短期票据以及利息等。流动比率表明组织在短期内偿还债务的能力。速动比率是用组织的现金和可以立刻变换为现金(如流通证券)的流动资金去比组织现有的负债。速动比率如为1，则表示组织具有足够的现金偿付到期的债务。

资产负债率的计算公式为：总债务/总资产。这一比率既表现了组织的偿债能力，又反映了利用借入资本的能力。借入资本多，表明了组织吸引投资的能力较高，应用金融杠杆的意识较强。但借入的资本如果过多，则组织承担的风险太大。

付息能力比率的计算公式为：毛收入/应付利息，又称利息倍数。这个比率表明组织直接用毛收入支付利息的能力。

(2)盈利能力比率

这是一个组织的获列性指标，表达方式有两种：①投资利润率；②销售利润率。

投资利润率的计算公式为：净利润/投入资金总额。这一比率反映组织的投资获利能力。销售利润率的计算公式为：净利润/销售总额。这一比率反映组织所得的净利润与销售水平之间的关系，在评价管理在控制可变成本或可控成本的效能方面有实用价值。

(3)经营比率

经营比率分析有助于对组织运营状况的了解，常用的比例有以下几种：

①库存周转率。其计算公式为：销售额/平均库存额。这一比率反映库存量是否恰当，为保证库存周转率处于良好状态提供必需的控制信息。

②市场占有率。其计算公式为：销售额/市场总销售额。这一比例反映组织在变动着的市场中所占有的市场份额。如果市场的总销售额增加10%，而某个组织在该市场的销售额增长了5%的话，则说明该组织的市场份额正在减少。

③销售费用比例。其计算公式为：销售费用/销售额。这一比例反映了组织销售职能方面的工作效能。

④投入—产出比例。投入—产出比例在各个组织中表现的方式有许多种类，其中最常用的是投资利润率。

⑤总资产周转率。其计算公式为：销售收入/总资产。用于获取一定销售收入水平的资产越少，管理当局利用组织全部资产的效率越高。

比率分析是一种极有用的控制手段，但在进行比率分析时应注意处理好下述问题。其一，比率是一个商数，商数的获得取决于分母和分子两方面的数额。因此，无论比率值是否发生变动，都必须对分子和分母的数额进行调查，以确定比率值的真实意义。其二，比率应当使用一个时期，形成某个趋势，才能作出判断，并使其成为控制过程的重要信息。第三，孤立地看待某个比率可能意义不大。因此，管理者要学会用比率与先进的组织进行比较，从而发现不足，进行改进。