过程控制工程复习资料.doc

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1、第一章过程控制系统的概况1.2过程控制系统的基本概念a：自动控制是指在没有直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称为过程控制仪表或装置）使被控对象的工作状态或参数（压力，物位，流量，温度，ph值等）自动的按照预定的规律运行。b：过程控制概念：采用模拟或数字控制方法对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制通称为过程控制。1.开环控制与反馈控制的比较开环优点:结构简单，成本低廉，工作稳定，当输入信号和扰动能预先知道时，控制效果较好。缺点：不能自动修正被控制量的偏离，系统的元件参数变化以及外来的未知扰动对控制精度影响较大。闭环优点：具有自动

2、修正被控制量出现偏离的能力，可以修正元件参数变化以及外界扰动引起的误差，控制精度高。缺点：被控量可能出现振荡，甚至发散。1.3过程控制系统的类别a：定值控制系统b：随动控制系统c：程序控制系统1.4过程控制系统的特点(1)被控对象的多样性(2)对象存在滞后（3）控制系统比较复杂（4）系统有众多过程检测仪表，控制仪表（5）控制方案丰富第二章单回路控制系统设计1.单回路控制系统定义：指由一个被控对象、一个测量变送器、一个调节器和一个执行器组成的单闭环负反馈控制系统。2、单回路控制系统的设计前提：充分了解具体的生产工艺、生产过程和控制要求。n正确

3、选择被控变量；n正确选择控制变量；n正确选择测量变送装置；n正确选择调节阀的开闭型式及其流量特性；n正确选择控制器的类型及其正反作用，控制规律；3.被控变量的选择的一般原则-y(t)a．对控制目标具有决定性作用的工艺变量作为被控参数；b．要有足够大的灵敏度；c．能满足工艺要求；d．仪表能够实现4.被控变量的选择方法1、直接指标：对于以温度、压力、流量、液位为控制指标的生产过程，就选择温度、压力、流量、液位为被控变量。2、间接指标：若存在仪表无法测量产品成分或物性参数（密度、粘度等）作为被控变量时，可选择一种间接的指标作为被控变量。该间接指标

4、必须与直接指标存在单值的对应关系，并具有一定的变化灵敏度。5．间接指标的选择：①能测量,并且测量滞后小；②有较大灵敏度,即对直接指标比较敏感；③工艺（手段、方法）合理。6.被控变量的选择原则1在情况许可时，应直接选择质量指标参数作为被控变量-直接参数。2当不能选择质量指标作为被控变量时，可选择一个与产品质量指标有单值对应关系的间接指标参数作为被控变量-间接参数。3所选的间接指标参数必须有足够大的变化灵敏度，以反映质量指标的变化。4被控变量必须是独立的，相互关联的变量有关联关系控制。5被控变量必须是可测量的，且要有足够的测量灵敏度，滞后要小。

5、（！！！）6还需考虑工艺的合理性和国内、外仪表生产的现状及价格成本。（工艺的合理性及经济性原则）7控制变量（操纵变量）的选择a控制变量首先必须是可控的：b有的系统控制变量唯一，c当有几个控制变量可以选择时,可选择克服干扰能力最强,动态特性最好的作为控制变量。8如何选择控制变量？a干扰作用通过干扰通道使被控变量偏离给定值；b控制作用通过控制通道克服干扰作用影响，对被控变量起主导作用，使被控变量维持在给定值。c输入(干扰或控制变量)对被控变量的影响，由相对应通道的特性对控制质量的影响和输入大小决定。9对象通道特性对控制质量的影响：1、干扰通道特

6、性对控制质量的影响。2、控制通道特性对控制质量的影响。*控制作用与干扰作用同时影响被控变量，其影响是相反的。*控制作用与干扰作用是相互对立而存在。10.时间常数Tf的影响：相当于增加一个极点，-1/Tf，Tf越大，对控制质量影响越大。过渡过程幅值是1/Tf。时间常数个数越多，或者说干扰进入系统的位置愈远离被控变量而靠近调节阀，干扰对被控变量的影响愈小，系统的控制质量则愈高。11.干扰通道特性a.扰动通道的放大系数Kf尽可能小；扰动通道的时间常数Tf应尽可能大。b．如果有几个扰动同时作用于控制系统，应使主要扰动进入的位置靠近调节阀，远离被控变

7、量的检测元件，这样更有利于克服主要扰动的影响。12.控制通道特性对控制质量的影响（1）放大倍数Ko的影响；（2）时间常数To的影响；（3）控制通道纯滞后τ0的影响。可控度（可控性）：对过程控制实现的难易程度评价。提出目的:设计可控性好的过程控制系统。13.可控性的分析通过实验分析可得：控制通道时间常数T0越大；控制通道阶数n越高；纯时延环节τ0的存在；都使得可控性指标大为减小。14.控制通道特性影响a．放大倍数Ko的影响Ko越大，则操纵变量对被控变量的影响越大，这表示它的调节更为有效。闭环系统放大倍数乘积KcKo一般是定值(动态特性要求)，

8、一般使Ko>Kf（通过根轨迹分析得到）K0取值尽可能大。至少大于干扰通道放大倍数Kfb．时间常数T0的影响T0越大，经过的容量数越多，可控性指标越小，控制越不及时，系统的控制质量