（1） 三种结构不同的比值控制系统如下图所示，试绘制其系统方框图，分析它们的优缺
点。
（2） 如果某系统采用的是4～20mA 信号，比值K=Q2/Q1=3，Q 2max =6×103kg/h，Q 1max =2
×103kg/h，流量测量时不加开方器，试求出其比值系数K’，如果该系统采用图（a ）的除法器方案会产生什么问题，应该如何解决；如果采用图(b)的比值器方案，是否会产生上述问题，如果采用的是图（c ）中的乘法器方案，则乘法器设定值I s 应为多少。
（3） 如果上题中Q 1的量程变化为Q 1max =3×103kg/h，除法器方案中，除法设定值I s 应为多
少？
（a ）除法器方案 解答： （1）（a ）除法器方案
(b)比值器方案
(c)乘法器方案
（b ）比值器方案
（c ）乘法器方案
其中用（a ）的除法器构成比值控制系统直观，可直接读出比值，使用方便可调范围宽，比值系数可以精确设置，性能稳定等优点，但除法器设置中应用小信号初除以大信号，并且比值系数α不能在1附近；同时对于副流量控制回路而言，除法器包括在了回路当中，而除法器是一个非线性环节，当主、副流量有较大变化时，整个系统的放大系数也将发生变化，从而影响到系统的稳定性。
对于（b ）的比值器方案，实施简单方便，且比值系数容易实现，只需要把比值系数K’作为比值器的内设值即可，系统线性度高。但是对于变比值控制系统难以实现。
对于（c ）的乘法器方案，要求比值系数K’应该在0～1之间，否则无法将比值系数作为乘法设定值I s 实现。该系统类似除法器方案也可以实现变比值控制，但是难以像除法器方案直观看出主副流量之比。
⎛Q 2Q 1max
（2）K ' =⎜⎜Q Q
⎝12max ⎞⎛3×2×103⎞⎟⎜1×6×103⎟⎟=1。 ⎟=⎜
⎝⎠⎠
22
采用方案（a ）中的除法器方案时，在由于比值系数K ' =1，即除法设定值
I s =16K ' +4=20mA ，为最大值。所以在稳态时除法器的输出也是最大值。此时若出现某
种干扰使Q 1减少或Q 2增加，因除法器输出已达饱和，虽Q 2/Q 1值增加了，但输出却不变化，相当于系统反馈信号饱和，不会变化。解决的方法可以在副流量回路中串入一个比例系
数为0.5的比值器，以调整比值设定在量程的中间值附近，从而使控制留有余地；或者如（3）中改变其中某个流量量程使比值系数小于1即可。
而对于（b ）比值器方案中只需要把比值系数K’作为设置值设入比值器即可，无上述问题。对于（c ）的乘法器方案，只要Q 1的流量不达到饱和Q 2的流量也不会达到饱和，因而也不会出现上述问题。
对于（c ）中的乘法器方案乘法器设定值为
I s =16K ' +4=20mA （注：计算公式与除法器相同。）
⎛Q 1Q 2max
（3）当Q 1max =3×103kg/h时，K ' =⎜⎜Q Q
⎝21max
此时除法设定值为I s =16K ' +4=11. 11mA
（注意：此时应该把除法器的除法公式反向设置，采用Q 1/Q2就可以解决K’比1大的问题。）
⎞⎛1×6×103⎞
⎟⎜3×3×103⎟⎟=0. 44 ⎟=⎜
⎝⎠⎠
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（1） 三种结构不同的比值控制系统如下图所示，试绘制其系统方框图，分析它们的优缺
点。
（2） 如果某系统采用的是4～20mA 信号，比值K=Q2/Q1=3，Q 2max =6×103kg/h，Q 1max =2
×103kg/h，流量测量时不加开方器，试求出其比值系数K’，如果该系统采用图（a ）的除法器方案会产生什么问题，应该如何解决；如果采用图(b)的比值器方案，是否会产生上述问题，如果采用的是图（c ）中的乘法器方案，则乘法器设定值I s 应为多少。
（3） 如果上题中Q 1的量程变化为Q 1max =3×103kg/h，除法器方案中，除法设定值I s 应为多
少？
（a ）除法器方案 解答： （1）（a ）除法器方案
(b)比值器方案
(c)乘法器方案
（b ）比值器方案
（c ）乘法器方案
其中用（a ）的除法器构成比值控制系统直观，可直接读出比值，使用方便可调范围宽，比值系数可以精确设置，性能稳定等优点，但除法器设置中应用小信号初除以大信号，并且比值系数α不能在1附近；同时对于副流量控制回路而言，除法器包括在了回路当中，而除法器是一个非线性环节，当主、副流量有较大变化时，整个系统的放大系数也将发生变化，从而影响到系统的稳定性。
对于（b ）的比值器方案，实施简单方便，且比值系数容易实现，只需要把比值系数K’作为比值器的内设值即可，系统线性度高。但是对于变比值控制系统难以实现。
对于（c ）的乘法器方案，要求比值系数K’应该在0～1之间，否则无法将比值系数作为乘法设定值I s 实现。该系统类似除法器方案也可以实现变比值控制，但是难以像除法器方案直观看出主副流量之比。
⎛Q 2Q 1max
（2）K ' =⎜⎜Q Q
⎝12max ⎞⎛3×2×103⎞⎟⎜1×6×103⎟⎟=1。 ⎟=⎜
⎝⎠⎠
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采用方案（a ）中的除法器方案时，在由于比值系数K ' =1，即除法设定值
I s =16K ' +4=20mA ，为最大值。所以在稳态时除法器的输出也是最大值。此时若出现某
种干扰使Q 1减少或Q 2增加，因除法器输出已达饱和，虽Q 2/Q 1值增加了，但输出却不变化，相当于系统反馈信号饱和，不会变化。解决的方法可以在副流量回路中串入一个比例系
数为0.5的比值器，以调整比值设定在量程的中间值附近，从而使控制留有余地；或者如（3）中改变其中某个流量量程使比值系数小于1即可。
而对于（b ）比值器方案中只需要把比值系数K’作为设置值设入比值器即可，无上述问题。对于（c ）的乘法器方案，只要Q 1的流量不达到饱和Q 2的流量也不会达到饱和，因而也不会出现上述问题。
对于（c ）中的乘法器方案乘法器设定值为
I s =16K ' +4=20mA （注：计算公式与除法器相同。）
⎛Q 1Q 2max
（3）当Q 1max =3×103kg/h时，K ' =⎜⎜Q Q
⎝21max
此时除法设定值为I s =16K ' +4=11. 11mA
（注意：此时应该把除法器的除法公式反向设置，采用Q 1/Q2就可以解决K’比1大的问题。）
⎞⎛1×6×103⎞
⎟⎜3×3×103⎟⎟=0. 44 ⎟=⎜
⎝⎠⎠
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