化工仪表及自动化复习纲要(海纳百川

《化工仪表及自动化复习纲要(海纳百川》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第一章自动控制系统的基本概念1.化工自动化在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上按照人们的期望自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。化工过程自动化的内容一般包括自动检测系统、自动信号和联锁保护系统、自动操纵及自动开停车系统、自动控制系统。2.自动控制系统的基本组成及表示形式自控系统组成：被控对象，检测、变送环节，控制器，执行器，四大环节缺一不可。其中，检测、变送环节常用的有两类：1）QDZ——气动单元组合仪表，2）DDZ——电动单元

2、组合仪表（II型0-10mADC,III型4-20mADC或1-5VDC）。表示形式：1）方框图（方框、箭头、正负反馈等元素不可缺省）。表示系统中功能和信号流向，不表示物料流向。综合点处，输出信号等于所有输入信号的代数和；分支点处，所有输出均相等，且都等于输入。2）P&ID，管道及仪表流程图。掌握就地（现场）仪表和集中仪表的图形符号表示，以及被测变量和仪表功能的字母代号。自动控制系统的分类：1）按被控变量分：温度、压力、流量、物位等控制系统。2）按控制规律分：比例、比例积分、比例微分、比例积分微分等控制系统

3、。3）按工艺过程给定值（是否变化和如何变化）分：①定值控制系统——给定值恒定。②随动控制系统——给定值随机、不断地变化。随动系统的目的是是所控制的工艺参数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。③程序控制系统——给定值按照一个已知的时间函数变化，即生产技术指标需按一定的时间程序变化。4）按结构分：开环、闭环控制系统。5）按数学模型分：①线性控制系统。特点：叠加原理；恒频原理。②非线性控制系统。6）按所处理信号的连续性分：①模拟控制系统——对时间而言是连续的。②数字控制系统。以单片机、PLC、计算机等为系统的控制

4、器，按系统的拓扑结构又分为DDC和DSC系统等。7）按组成分：①简单控制系统：通常指由一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个被控对象所构成的单闭环控制系统，即系统中四个环节各有且只有一个。②复杂控制系统。又可分为串级、分程、选择、比值、均匀等控制系统。a串级：增加一组控制和检测元件。b分程：让不同的设备、仪表在不同区间内完成各自的行程。c选择：有若干个信号输入，在系统中增加选择控制器，从输入中筛选出或去除某一（些）特定值然后加以控制。d预测：预测将偏离设定的可能状态并进行调节。e模糊：（传统调节

5、参照是一个精确的状态点）将调节参照设成一个范围/区域。算法结构中增加“If……then……”判据。f人工：模拟生物体的信息传递（神经系统）特点。g专家：由对某一方面、领域很有造诣的人建立的具体解决方案的数据库，在实际应用时从中选择合适的方案以执行。h比值：控制两个或多个工艺参数（物料）按一定的比值输入（进料）。两个参数相互影响、牵制。i均匀：参数均匀而缓慢地变化，不存在突变。1）按控制算法分：比例积分微分（PID）、预测、模糊、人工神经网络和专家控制系统等。*PID算法是事后算法，在发生偏差后进行调节。3.

6、自动控制系统的过渡过程和品质指标常见干扰：①阶跃干扰，突然发生且发生时间长，破坏强；②矩形脉冲，突然发生且作用时间短，干扰作用弱于阶跃；③斜坡，y=At；④加速度，y=(1/2)At^2，多发生于开、停车时；⑤周期等。阶跃干扰过渡过程的基本类型：①非振荡衰减过程，被控变量在给定值的某一侧作缓慢变化，没有来回波动，最后稳定在某一数值上。②振荡衰减过程，被控变量在给定值上下波动，但幅度逐渐减小，最后稳定在某一数值上。③等幅振荡过程，被控变量在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变。④发散震荡过程，被控变量来回波

7、动，且波动幅度逐渐变大，即偏离给定值越来越远。生产上应竭力避免。控制系统的品质指标：最大偏差或超调量、衰减比、余差（稳态误差）、过渡时间、振荡周期或频率。第二章被控对象过程特性及其数学模型1.数学模型及其建模方法被控对象特性：输出随输入的变化关系。表示方法：①数学模型（有机理分析法、实测法和统计法）；②特性曲线。所谓研究对象的特性，就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系。通道：由对象的输入变量至输出变量的信号联系。根据输入变量的不同分为控制通道和干扰通道。2.机理建模定义：根据对象或生产过程的

8、内部机理，列写出各种有关的平衡方程，从而获取对象或过程的数学模型。机理建模的基本步骤：①分析研究（目的、对象的组成、作用和工作过程）；②假设简化（合理假设，±5%~±10%d的误差在工程上可以接受）；③建立原始方程；④消除中间变量；⑤线性化；⑥增量化，将所有变量用相对于初始量的增量表示，对方程进行简化；⑦规范化，将常量式项定义为一个字母；⑧解方程和分析结果。3.特性参数反映对象特性的参数有：放大系数K、时间常数T