效率、效益、效能
撰文：冯少辉
生产过程中，经常需要两种物料或两种以上的物料保持一定的比例关系，比例波动影响生产、产品质量、浪费能量、甚至影响安全。最常见的反应器的多个物料要保持一定比例，燃烧过程中，燃料和空气要保持一定比例，精馏过程往往也有回流比的控制。
两个流量直接存在如下的关系：
其中F2为副流量，F1为主流量，K为比值系数。
比值控制看起来就是一个纯比例或者乘法器。在很多DCS中一般都有专门的比值控制模块。但是有的现场采用如图 69‑1所示的比值控制策略。概况如下：
使用计算模块计算当前测量的实际比值FT2/FT1；
以该比值为测量值，使用PID算法进行副流量的流量控制。
看起来很自然，如果这种控制策略没有问题，DCS为什么要提供专门的比值控制模块呢？那么这种控制策略有什么问题呢？
图69‑1常见的比值控制错误
使用如图 69‑1所示的基于PID的比值控制策略，存在的问题包括：
对比值控制回路而言，被控对象的模型增益可以利用对比值计算求导得到为1/F1。当主流量大幅度调整时被控对象增益也相应变化，这增加了PID整定的难度，而且在不同主流量下控制回路有不同的控制性能；
当副流量波动时，比值控制输出应该保持不变。当副回路流量控制回路通过调节调节阀使副流量回到设定值就可以了。但是由于副流量参与到比值计算中反而会导致控制器的不合理动作。这种设计测量值不能算流量副回路的独立变量，这种设计在先进控制器设计中也要避免。
标准的比值控制模块中，会使用两个输入流量的比值作为测量值。而实际的控制器输出只是一个乘法器，即使用比值控制模块的设定值乘以主流量。副流量的测量值只参与计算而不参与控制。
比值控制比较特殊，希望使用PID控制策略代替很多时候效果并不理想。
应该要使用乘法器或者专门的比值控制模块进行比值控制。
图 69‑2比值控制策略
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