比率控制比率控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

比率控制主流量、副流量的確定原則

①生產(chǎn)中起主導(dǎo)作用的物料流量，一般選為主流量，其余的物料流量跟隨其變化，為副流量。

②工藝上不可控的物料流量，一般選為主流量。

③成本較昂貴的物料流量一般選為主流量。

④當(dāng)生產(chǎn)工藝有特殊要求時(shí)，主、副物料流量的確定應(yīng)服從工藝需要。

比率控制控制方案的選擇

控制方案選擇應(yīng)根據(jù)不同的生產(chǎn)要求確定，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性原則。

①如果工藝上僅要求兩物料流量之比值一定，而對總流量無要求，可用單閉環(huán)比率控制方案。

②如果主、副流量的擾動頻繁，而工藝要求主、副物料總流量恒定的生產(chǎn)過程，可用雙閉環(huán)比率控制方案。

③當(dāng)生產(chǎn)工藝要求兩種物料流量的比值要隨著第三參數(shù)的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，可用變比率控制方案。

比率控制調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的確定

比率控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律是根據(jù)控制方案和控制要求而定。

在單閉環(huán)比率控制系統(tǒng)中，比值器K起比值計(jì)算作用，若用調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)，則選P調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)器F2C使副流量穩(wěn)定，為保證控制精度可選PI調(diào)節(jié)。

雙閉環(huán)比率控制不僅要求兩流量保持恒定的比值關(guān)系，而且主、副流量均要實(shí)現(xiàn)定值控制，所以兩個(gè)調(diào)節(jié)器均應(yīng)選PI調(diào)節(jié)；比值器選P調(diào)節(jié)。

比率控制正確選擇流量計(jì)及其量程

各種流量計(jì)都有一定的適用范圍（一般正常流量選在滿量程的70%左右），必須正確地選擇和使用，可參考有關(guān)設(shè)計(jì)資料、產(chǎn)品手冊。

比率控制比值系數(shù)的計(jì)算

工藝規(guī)定的流量（或質(zhì)量）比值K不能直接作為儀表比值使用，必須根據(jù)儀表的量程轉(zhuǎn)換成儀表的比值系數(shù)K’后才能進(jìn)行比值設(shè)定。

變送器的轉(zhuǎn)換特性不同，比值系數(shù)K’的計(jì)算公式不同。

（l）流量與測量信號之間成線性關(guān)系

如果Q1的流量計(jì)測量范圍為0～Q1max 、Q2的流量計(jì)測量范圍為0～Q2max，則變送器輸出電流信號和流量之間的關(guān)系如下：

說明：當(dāng)物料流量的比值一定、流量與其測量信號呈線性關(guān)系時(shí)，比值器的參數(shù)與物料流量的實(shí)際比值和最大值之比的乘積也呈線性關(guān)系。

（2）流量與測量信號之間成非線性關(guān)系

利用節(jié)流原理測流量時(shí)，流量計(jì)輸出信號與流量的平方成正比：

說明：當(dāng)物料流量的比值一定、流量與其檢測信號呈平方關(guān)系時(shí)，比值器的參數(shù)與物料流量的實(shí)際比值和最大值之比的乘積也呈平方關(guān)系。

比率控制開環(huán)比率控制系統(tǒng)

如圖1，Q1是主流量，Q2是副流量。流量變送器FT檢測主物料流量Q1；由控制器FC及安裝在從物料管道上的閥門來控制副流量Q2。

此控制方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低。缺點(diǎn)是無抗干擾能力，當(dāng)副流管線壓力等改變時(shí)，不能保證所要求的比值。

控制目標(biāo)：Q2=K Q1

比率控制單閉環(huán)比率控制系統(tǒng)

為了克服開環(huán)比率控制的不足，在開環(huán)比率控制的基礎(chǔ)上，增加對副流量的閉環(huán)控制。

特點(diǎn)：

• 對Q2進(jìn)行閉環(huán)控制，比率控制精度提高。

• 對Q1只測量、不控制。Q1變化，Q2跟著變化，總流量不穩(wěn)定。

• 控制目標(biāo)：Q2=K Q1

• 對Q1只測量、不控制。Q1變化，Q2跟著變化，總流量不穩(wěn)定

比率控制雙閉環(huán)比率控制系統(tǒng)

為了克服單閉環(huán)比率控制中主流量不受控制，生產(chǎn)負(fù)荷（與總物料量有關(guān))在較大范曲內(nèi)波動的不足的缺點(diǎn)，增加了主流量控制回路。該系統(tǒng)具有兩個(gè)閉合回路，分別對主、副流量進(jìn)行定值控制。同時(shí)，由于比率控制器K的存在，使得主流量由受到干擾作用開始到重新穩(wěn)定在給定值這段時(shí)間內(nèi)，副流量能跟隨主流量的變化而變化。這樣不僅實(shí)現(xiàn)了比較精確的流量比值，而且也確保了兩物料總量基本不變，這是它的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。從圖1可以看出，當(dāng)主流量Q1變化時(shí)，一方面通過主流量控制器F1C對它進(jìn)行控制，另一方向通過比率控制器K(可以是乘法器)乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)后作為副流量控制器的給定值，使副流量跟隨主流量的變化而變化。

特點(diǎn)：

• 有兩個(gè)閉環(huán)控制回路，用比值器聯(lián)系。

• 控制目標(biāo)：Q2=K Q1

• Q1是主流量，Q2是副流量。兩個(gè)流量都可控，因此總流量穩(wěn)定。

雙閉環(huán)比率控制系統(tǒng)主要適用于主流量干擾頻繁，工藝上不允許負(fù)荷有較大波動或工藝上經(jīng)常需要提降負(fù)荷的場合。缺點(diǎn)：所用儀表多，投資高。

比率控制變比率控制系統(tǒng)

以上介紹的都是定比率控制系統(tǒng)。在有些生產(chǎn)過程中，要求兩種物料流量的比值隨第三個(gè)工藝參數(shù)的需要而變化，為滿足這種工藝的要求，就出現(xiàn)了變比率控制系統(tǒng)。

應(yīng)該注意:在變比率控制系統(tǒng)中，比值通常只是一種控制手段不是最終目的，而第三參數(shù)y(s)往往是產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)。

生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要幾種物料的流量保持一定的比例關(guān)系。例如，在鍋爐的燃燒系統(tǒng)中，要保持燃料和空氣量的一定比例，以保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性。

定義：比率控制（Rate control）是一種相對數(shù)控制方法，是通過兩個(gè)相關(guān)指標(biāo)的比較及數(shù)期變化趨勢分析，來說明事物的本質(zhì)及規(guī)律性。在許多情況下，運(yùn)用絕對數(shù)無法說明問題，但使用具有可比意義的相對數(shù)卻能作出有效的比較，進(jìn)而找出差距和不足。實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比率控制系統(tǒng)。

例如要實(shí)現(xiàn)兩種物料的比例關(guān)系，則表示為：

其中：K—比值系數(shù)；Q1—主流量； Q2—副流量 。

比率控制系統(tǒng)中的非線性特性是指被控過程的靜態(tài)放大系數(shù)隨負(fù)荷變化而變化的特性，在設(shè)計(jì)比率控制系統(tǒng)時(shí)必須要加以注意。

比率控制測量變送環(huán)節(jié)的非線性特性

流量與測量信號無論是呈線性關(guān)系還是呈非線性關(guān)系，其比值系數(shù)與負(fù)荷的大小無關(guān)，均保持其為常數(shù)。但是，當(dāng)流量與測量信號呈非線性關(guān)系時(shí)對過程的 動態(tài)特性卻是有影響的。

問題：當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)如果不能隨之改變，則系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量就會下降。

比率控制非線性補(bǔ)償

為了克服這一不利影響，通常用開方器進(jìn)行補(bǔ)償，即在差壓變送器后串接一個(gè)開方器，使流量與測量信號之間呈現(xiàn)線性關(guān)系。

差壓變送器的輸出電流信號與開方器的輸出電流信號之間的關(guān)系為：

測量變送環(huán)節(jié)和開方器串接后總的靜態(tài)放大系數(shù)為常量，它已不再受負(fù)荷變化的影響。

比率控制的具體實(shí)現(xiàn)方案有兩種:

一、 把兩個(gè)流量的測量值相除，其商作為調(diào)節(jié)器的反饋值，稱為相除控制方案。

二、 把一個(gè)流量的測量值乘以比值系數(shù)，其乘積作為副調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，稱為相乘控制方案。

在工程上，具體實(shí)現(xiàn)比率控制時(shí)，通常有比值器、乘法器或除法器等單元儀表可供選用，相當(dāng)方便。

比率控制系統(tǒng)的實(shí)施與參數(shù)整定

比率控制比值系數(shù)的實(shí)現(xiàn)

比值系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有相乘和相除二種方法。工程上可采用比值器、乘法器、除法器等儀表實(shí)現(xiàn)；用計(jì)算機(jī)控制時(shí)，通過比例、乘、除運(yùn)算程序?qū)崿F(xiàn)。

比率控制比率控制系統(tǒng)的參數(shù)整定

對雙閉環(huán)比率控制，主流量回路可按單回路控制系統(tǒng)整定；對變比率控制系統(tǒng)，主調(diào)節(jié)器可按串級控制系統(tǒng)整定方法進(jìn)行；對副流量回路，本質(zhì)上是隨動系統(tǒng)，要求快速、正確跟隨主流量變化，最好整定在振蕩預(yù)不振蕩邊界，具體步驟為：

（1）根據(jù)工藝條件，計(jì)算比值系數(shù)K ，投入自動運(yùn)行；

（2）使比例度由大到小調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)處于臨界過程；

（3）適當(dāng)放寬比例度后，投入積分，即逐步減小 ，直到出現(xiàn)臨界過程。 2100433B

財(cái)務(wù)比率控制與預(yù)算控制不同，預(yù)算控制經(jīng)常是絕對量(值)指標(biāo)，而比率控制是相對量指標(biāo)；相對而言，預(yù)算控制通俗淺顯，而財(cái)務(wù)比率控制更能從深層次反映企業(yè)的經(jīng)營狀況，進(jìn)而控制企業(yè)的經(jīng)營質(zhì)量。

財(cái)務(wù)比率指標(biāo)是組織中的各種財(cái)務(wù)報(bào)表(資產(chǎn)負(fù)債表和損益表)中的一對有意義的數(shù)據(jù)比較并計(jì)算出的百分比或比率。管理者可以利用這些比率作為一種內(nèi)部控制手段，用它來考查組織在利用其資產(chǎn)、負(fù)債、庫存等方面的效率。財(cái)務(wù)比率控制法是非常有用的控制技術(shù)。

常用財(cái)務(wù)比率指標(biāo)可以分為三類：償債能力比率、盈利能力比率和經(jīng)營比率。

(1)償債能力比率

這是指組織應(yīng)付應(yīng)償債務(wù)的能力。組織必須具備足夠的應(yīng)付能力，但又不可留有過多的閑置資金。償債能力率的表達(dá)方式有：①流動比率；②速動比率；③資產(chǎn)負(fù)債率；④付息能力比率。

流動比率的計(jì)算公式為：流動資金/流動負(fù)債。流動資金包括現(xiàn)金、應(yīng)收債款、庫存等，而流動負(fù)債包括應(yīng)償債務(wù)、應(yīng)付短期票據(jù)以及利息等。流動比率表明組織在短期內(nèi)償還債務(wù)的能力。速動比率是用組織的現(xiàn)金和可以立刻變換為現(xiàn)金(如流通證券)的流動資金去比組織現(xiàn)有的負(fù)債。速動比率如為1，則表示組織具有足夠的現(xiàn)金償付到期的債務(wù)。

資產(chǎn)負(fù)債率的計(jì)算公式為：總債務(wù)/總資產(chǎn)。這一比率既表現(xiàn)了組織的償債能力，又反映了利用借入資本的能力。借入資本多，表明了組織吸引投資的能力較高，應(yīng)用金融杠桿的意識較強(qiáng)。但借入的資本如果過多，則組織承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)太大。

付息能力比率的計(jì)算公式為：毛收入/應(yīng)付利息，又稱利息倍數(shù)。這個(gè)比率表明組織直接用毛收入支付利息的能力。

(2)盈利能力比率

這是一個(gè)組織的獲列性指標(biāo)，表達(dá)方式有兩種：①投資利潤率；②銷售利潤率。

投資利潤率的計(jì)算公式為：凈利潤/投入資金總額。這一比率反映組織的投資獲利能力。銷售利潤率的計(jì)算公式為：凈利潤/銷售總額。這一比率反映組織所得的凈利潤與銷售水平之間的關(guān)系，在評價(jià)管理在控制可變成本或可控成本的效能方面有實(shí)用價(jià)值。

(3)經(jīng)營比率

經(jīng)營比率分析有助于對組織運(yùn)營狀況的了解，常用的比例有以下幾種：

①庫存周轉(zhuǎn)率。其計(jì)算公式為：銷售額/平均庫存額。這一比率反映庫存量是否恰當(dāng)，為保證庫存周轉(zhuǎn)率處于良好狀態(tài)提供必需的控制信息。

②市場占有率。其計(jì)算公式為：銷售額/市場總銷售額。這一比例反映組織在變動著的市場中所占有的市場份額。如果市場的總銷售額增加10%，而某個(gè)組織在該市場的銷售額增長了5%的話，則說明該組織的市場份額正在減少。

③銷售費(fèi)用比例。其計(jì)算公式為：銷售費(fèi)用/銷售額。這一比例反映了組織銷售職能方面的工作效能。

④投入—產(chǎn)出比例。投入—產(chǎn)出比例在各個(gè)組織中表現(xiàn)的方式有許多種類，其中最常用的是投資利潤率。

⑤總資產(chǎn)周轉(zhuǎn)率。其計(jì)算公式為：銷售收入/總資產(chǎn)。用于獲取一定銷售收入水平的資產(chǎn)越少，管理當(dāng)局利用組織全部資產(chǎn)的效率越高。

比率分析是一種極有用的控制手段，但在進(jìn)行比率分析時(shí)應(yīng)注意處理好下述問題。其一，比率是一個(gè)商數(shù)，商數(shù)的獲得取決于分母和分子兩方面的數(shù)額。因此，無論比率值是否發(fā)生變動，都必須對分子和分母的數(shù)額進(jìn)行調(diào)查，以確定比率值的真實(shí)意義。其二，比率應(yīng)當(dāng)使用一個(gè)時(shí)期，形成某個(gè)趨勢，才能作出判斷，并使其成為控制過程的重要信息。第三，孤立地看待某個(gè)比率可能意義不大。因此，管理者要學(xué)會用比率與先進(jìn)的組織進(jìn)行比較，從而發(fā)現(xiàn)不足，進(jìn)行改進(jìn)。