分程控制系统

分程控制：

多阀：一个控制器的输出同时控制两个或两个以上的控制阀
分程：每一个控制阀仅在控制器输出信号整个范围的某段内工作

分程控制系统是将一个控制器的输出分成若干个信号范围，由各个信号段去控制相应的控制阀，从而实现了一个控制器对多个控制阀的控制，有效地提高了过程控制系统的控制能力。

由于分程控制中只用一个控制器，可以先单回路反馈控制系统判断控制器的正反作用，再反推其他回路的控制阀的正反作用（无选择的余地）

分程控制目的

用于节能控制
扩大控制阀的可调范围，改善控制品质
保证生产过程的安全与稳定
满足不同工况的控制要求

正反作用选择

气开+ 气关-，从安全性考虑
被控对象（+/-）根据输入输出判断：输入增大，输出减小，则为-
根据气开气关和被控对象的的正负（整个环节的乘积为 - 构成负反馈），来确定控制器的正负
分程关系确定

同向动作

反向动作

连续分程法

可调比计算

调节机构#二、调节阀的可调比
单个阀的可调比为 $R$ ，将两个阀看作一个阀，则组合后的可调比为 $R^{'}$ ：

\begin{array}{r} R = \frac{Q_{m a x}}{Q_{m i n}} R^{'} = \frac{Q_{2 m a x} + Q_{1 m a x}}{min {Q_{1 m i n}, Q_{2 m i n}}} \end{array}

最大流量为两个调节阀全开时的流量
最小流量为两个调节阀的最小的最小流量（一个开最小，一个关闭）

分程阀总流量特性

调节机构#三、调节阀的流量特性

将两个阀组合，计算组合后的可调比，进而将流量表示为开度的关系，
根据小流量阀的最大流量，计算出此时的信号 $I$ 作为分程信号！

\begin{array}{r} \frac{Q}{Q_{m a x}} = f (\frac{l}{L}) \Rightarrow \frac{l}{L} = \frac{I - 4}{16} \end{array}

直线

\begin{array}{r} \frac{d (\frac{Q}{Q_{m a x}})}{d (\frac{l}{L})} = K \Rightarrow \frac{Q}{Q_{m a x}} = K \cdot \frac{l}{L} + C {\begin{cases} C = \frac{1}{R} \\ 1 = K + C \Rightarrow K = 1 - \frac{1}{R} \end{cases} \end{array}

\begin{array}{r} \frac{Q}{Q_{m a x}} = \frac{1}{R} + (1 - \frac{1}{R}) \frac{l}{L} \end{array}

等百分比

\begin{array}{r} \frac{d (\frac{Q}{Q_{m a x}})}{d (\frac{l}{L})} = K (\frac{Q}{Q_{m a x}}) \Rightarrow \ln \frac{Q}{Q_{m a x}} = K \frac{l}{L} - \ln K_{1} {\begin{cases} \frac{1}{R} = \frac{1}{K_{1}} \Rightarrow K_{1} = R \\ 1 = \frac{1}{K_{1}} e^{K} \Rightarrow K = \ln R \end{cases} \end{array}

\begin{array}{r} \frac{Q}{Q_{m a x}} = R^{l / L - 1} \end{array}

间隔分程法

4~12 12~20

\begin{array}{r} l_{1} = \frac{I - 4}{12 - 4} = \frac{I - 4}{8} l_{2} = \frac{I - 12}{20 - 12} = \frac{I - 12}{8} \end{array}

\begin{array}{r} {\begin{cases} \frac{F}{F_{A m a x}} = R^{l_{1} - 1} I < 12 m A \\ \frac{F}{F_{B m a x}} = R^{l_{2} - 1} I \geq 12 m A \end{cases} \end{array}

阀门定位器的作用

阀门定位器与气动执行机构构成闭环负反馈系统，可以增加执行器的输出功率、减小信号传递滞后，加快阀杆的位移速度、提高线性度、克服摩擦力影响、保证阀门正确到位。

增加执行机构的推力，提高控制阀的定位精度。
可用于高压差、大口径、高压、高温、低温及介质中含有固体悬浮物或黏性流体的场合。
克服信号的传递滞后，加快执行机构的动作速度，改善控制阀的动态特性。
当控制器与执行机构距离较远时（控制器与执行器相距 60 米以上），为了克服信号的传递滞后，加快执行机构的动作速度，应使用阀门定位器，使原来控制阀的一阶滞后特性变为比例环节。
改善控制阀的流量特性。
通过改变反馈凸轮的几何形状可改变控制阀的流量特性。
实现分程控制。
采用一台控制器的输出信号分别控制两台气动执行器工作时，可使用两个阀门定位器，使它们分别在信号的某一区段完成行程动作，实现分程控制。