河南理工大學(xué)-過(guò)程控制-復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)(全)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1、過(guò)程控制系統(tǒng)的組成和各部分的作用。自動(dòng)控制系統(tǒng)由被控對(duì)象、測(cè)量變送 器、執(zhí)行器（控制閥）和控制器組成。被控對(duì)象：是指被控制的生產(chǎn)設(shè)備或裝置。測(cè)量變送器：用于測(cè)量被控變量，并按一定的規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)作為輸出。執(zhí)行器：常用的是控制閥，接受來(lái)自控制器的命令信號(hào)，用于改變控制閥的開(kāi)度。控制器：它將被告控變量的測(cè)量值班與設(shè)定值進(jìn)行比較，得出偏差信號(hào)e(t)，并按一定規(guī)律性輸出控制信號(hào)u(t)2、過(guò)程控制常用策略有哪些？各自的優(yōu)缺點(diǎn)？反饋控制：優(yōu)：能補(bǔ)償任意擾動(dòng) 缺：1控制作用是滯后的，2調(diào)節(jié)過(guò)程是一個(gè)試差的過(guò)程，試差過(guò)程容易不穩(wěn)定。前饋控制：優(yōu)：在擾動(dòng)影響被控變量之前

2、就可以將擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)?缺：1測(cè)量成本高需要增加擾動(dòng)檢測(cè)裝置，23、簡(jiǎn)要闡述工業(yè)生產(chǎn)對(duì)過(guò)程控制的要求。安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性4、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的主要步驟。（1）確定控制目標(biāo)，選擇被控變量（2）選擇測(cè)量參數(shù)和測(cè)量?jī)x表（3）操作變量的選擇與主要擾動(dòng)的分析（4）操作變量與被控變量的配對(duì)（5）控制方案與控制算法選擇（6）執(zhí)行器的選擇（7）控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試與投運(yùn)5、機(jī)理建模方法的主要步驟。（1）根據(jù)建模對(duì)象和模型的使用目的進(jìn)行合理的假設(shè)（2）根據(jù)過(guò)程內(nèi)在機(jī)理建立數(shù)學(xué)方程（3）簡(jiǎn)化模型6、測(cè)量誤差形成的原因？測(cè)量信號(hào)一般的處理方法有哪些？原因：1、儀器自身的誤差；2安裝造成的誤差；3、測(cè)量時(shí)的誤差

3、7、控制系統(tǒng)主要性能指標(biāo)有哪些？各自的含義是什么？余差（e）：系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)給定值與被控參數(shù)穩(wěn)定值之差；最大偏差（A）：被控參數(shù)第一個(gè)波的峰值與給定值的差；衰減比（n）：振蕩過(guò)程的第一個(gè)波的振幅與第二個(gè)波的振幅之比；衰減率（f）：經(jīng)過(guò)一個(gè)周期后，波動(dòng)幅度衰減的百分比；過(guò)渡過(guò)程時(shí)間（ts）：系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程曲線進(jìn)入新的穩(wěn)定值的5%或2%范圍內(nèi)所需的時(shí)間；峰值時(shí)間（tp）：系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程曲線到達(dá)第一個(gè)峰值所需的時(shí)間，反映系統(tǒng)響應(yīng)的靈敏程度；8、三種常規(guī)反饋控制模式分別是什么？說(shuō)明各自的原理、作用以及對(duì)系統(tǒng)性能的影響。三種常規(guī)反饋控制模式：P、PD、PID比例控制：控制器的輸出信號(hào)u與輸入偏差信號(hào)e成

4、比例關(guān)系。 優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)快，控制及時(shí)。缺點(diǎn)：存在余差。若對(duì)象的滯后較小、時(shí)間常數(shù)較大以及放大倍數(shù)較小時(shí)，控制器的比例度可以選得小些，以提高系統(tǒng)的靈敏度，使反應(yīng)快些，從而過(guò)渡過(guò)程曲線的形狀較好。反之，比例度就要選大些以保證穩(wěn)定。2、積分控制：控制器的輸出信號(hào)u與輸入偏差信號(hào)e的積分成比例關(guān)系。當(dāng)對(duì)控制質(zhì)量有更高要求時(shí)，就需要在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上能消除余差的積分控制作用。（1）一種無(wú)差調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)控制精度。（2）使系統(tǒng)的相頻特性滯后90o，造成控制作用不及時(shí)，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)變差，過(guò)渡過(guò)程比較緩慢?？梢?jiàn)，積分控制是犧牲了動(dòng)態(tài)品質(zhì)來(lái)?yè)Q取穩(wěn)態(tài)性能的改善。（3）增大積分速度可以在一定程度上提

5、高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但卻會(huì)加劇系統(tǒng)的不穩(wěn)定程度，使系統(tǒng)振蕩加劇。3、微分控制：控制器的輸出信號(hào)u與輸入偏差信號(hào)e對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)比例關(guān)系。與PD相比，PID提高了系統(tǒng)的無(wú)差度；與PI相比，PID多了一個(gè)零點(diǎn)，為動(dòng)態(tài)性能的改善提供了可能;PID兼顧了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)控制要求。1）廣義過(guò)程控制通道時(shí)間常數(shù)較大或容積遲延較大時(shí)，引入微分調(diào)節(jié)。若工藝容許有靜差，可選用PD調(diào)節(jié)；若工藝要求無(wú)靜差，可選用PID調(diào)節(jié)。2）廣義過(guò)程控制通道時(shí)間常數(shù)較小、負(fù)荷變化不大、且工藝要求允許有靜差時(shí)，可以選擇P調(diào)節(jié)。3）廣義過(guò)程控制通道時(shí)間常數(shù)較小、負(fù)荷變化不大、且工藝要求允許無(wú)靜差時(shí)，可以選用PI調(diào)節(jié)。4）廣義過(guò)程控制通道時(shí)間常

6、數(shù)很大、且純時(shí)延較大、負(fù)荷變化劇烈時(shí)，不宜采用PID控制。9、前饋控制的基本原理？理論基礎(chǔ)是什么？基本原理：前饋控制系統(tǒng)是一種開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，根據(jù)擾動(dòng)或設(shè)定值的變化按補(bǔ)償原理而工作 。其特點(diǎn)是當(dāng)擾動(dòng)產(chǎn)生后，被控變量還未變化以前，根據(jù)擾動(dòng)作用的大小進(jìn)行控制，以補(bǔ)償擾動(dòng)作用對(duì)被控變量的影響。不變性原理是前饋控制的理論基礎(chǔ)。“不變性”是指控制系統(tǒng)的被控變量不受擾動(dòng)變量變化的影響。進(jìn)入控制系統(tǒng)中的擾動(dòng)會(huì)通過(guò)被控對(duì)象的內(nèi)部關(guān)聯(lián)，使被控變量發(fā)生偏離其設(shè)定值的變化。不變性原理是通過(guò)前饋控制器的校正作用，消除擾動(dòng)對(duì)被控變量的這種影響。10、說(shuō)明前饋控制的特點(diǎn)，與反饋控制比較優(yōu)缺點(diǎn)體現(xiàn)在哪里。（1）前饋控制對(duì)于干

7、擾的克服要比反饋控制及時(shí)前饋控制是針對(duì)干擾作用進(jìn)行控制的。當(dāng)干擾一出現(xiàn)，前饋控制器就根據(jù)檢測(cè)到的干擾，按一定規(guī)律進(jìn)行控制。當(dāng)干擾發(fā)生后，被控變量還未發(fā)生變化，前饋控制器就產(chǎn)生了控制作用把偏差徹底消除。（2）前饋控制屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 反饋控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，而前饋控制是一個(gè)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。前饋控制器根據(jù)干擾產(chǎn)生控制作用對(duì)被控變量進(jìn)行影響，而被控變量并不會(huì)反過(guò)來(lái)影響前饋控制器的輸入信號(hào)（擾動(dòng)量）。因此，采用前饋控制時(shí)，對(duì)被控對(duì)象的了解必須比采用反饋控制時(shí)清楚得多。（3）前饋控制采用的是由對(duì)象特性確定的“專(zhuān)用”控制器一般的反饋控制系統(tǒng)均采用通用的PID控制器，而前饋控制器是專(zhuān)用控制器，對(duì)于不同

8、的對(duì)象特性，前饋控制器的形式是不同的。11、前饋控制的幾種主要形式和各自的作用。靜態(tài)前饋控制與動(dòng)態(tài)前饋控制，線性前饋控制與非線性前饋控制。靜態(tài)前饋：是在擾動(dòng)作用下，前饋補(bǔ)償作用只能最終使被控變量回到要求的設(shè)定值，而不考慮補(bǔ)償過(guò)程中的偏差大小。在有條件的情況下，可以通過(guò)物料平衡和能量平衡關(guān)系求得采用多大校正作用。動(dòng)態(tài)前饋：的作用是力求在任何時(shí)刻均實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾的補(bǔ)償，通過(guò)合適的前饋控制規(guī)律的選擇，使干擾經(jīng)過(guò)前饋控制器到達(dá)被控變量這一通道的動(dòng)態(tài)特性與對(duì)象干擾通道的動(dòng)態(tài)特性完全一致，并且它們的符號(hào)相反，從而達(dá)到控制作用完全補(bǔ)償干擾對(duì)被控變量的影響。前饋-反饋控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：（1）從前饋的控制角度，由于增加

9、了反饋控制，降低了對(duì)前饋控制模型精度的要求，并且對(duì)未選作前饋信號(hào)的干擾產(chǎn)生校正作用。（2）從反饋控制角度，由于前饋控制的存在，對(duì)干擾作了及時(shí)的粗調(diào)作用，大大減小了反饋控制的負(fù)擔(dān)。12、串級(jí)控制的原理、特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則。工作原理：兩個(gè)控制器串聯(lián)工作，以主控制器為主導(dǎo)，保證主變量穩(wěn)定為目的，兩個(gè)控制器協(xié)調(diào)一致，互相配合，尤其是對(duì)于二次干擾，副控制器首先進(jìn)行“粗調(diào)”，主控制器再進(jìn)一步“細(xì)調(diào)”。因此控制質(zhì)量必然高于簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)。 從結(jié)構(gòu)上看，兩個(gè)控制器串聯(lián)工作，一個(gè)控制器的輸出作為另一個(gè)控制器的設(shè)定值，共同完成對(duì)主變量的定值控制任務(wù)。特點(diǎn)：在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，串級(jí)控制系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路：主回路和副回路；有兩個(gè)

10、控制器；主控制器和副控制器；有兩個(gè)測(cè)量變送器，分別測(cè)量主變量和副變量。在串級(jí)控制系統(tǒng)中，主回路是個(gè)定值控制系統(tǒng)，而副回路是個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)。 在串級(jí)控制系統(tǒng)中，有兩個(gè)變量：主變量和副變量。主變量是反映產(chǎn)品質(zhì)量或生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行情況的主要工藝變量。在系統(tǒng)特性上，串級(jí)控制系統(tǒng)由于副回路的引入，改善了對(duì)象的特性，使控制過(guò)程加快，具有超前控制作用，從而有效地克服滯后，提高了控制質(zhì)量。串級(jí)控制系統(tǒng)由于增加了副回路，因此具有一定的自適應(yīng)能力，可用于負(fù)荷和操作條件有較大變化的場(chǎng)合13、串級(jí)控制中主副控制器控制規(guī)律如何選擇？正反作用如何選擇？選擇與主變量有一定關(guān)系的某一中間變量作為副變量；選擇的副變量就是操縱變量本

11、身，這樣能及時(shí)克服它的波動(dòng)，減少對(duì)主變量的影響。副控制器（也稱(chēng)內(nèi)回路控制器）通常采用PI控制律原因：需要對(duì)內(nèi)回路干擾具有快速調(diào)節(jié)能力 強(qiáng)比例作用+弱積分作用，副回路為隨動(dòng)系統(tǒng)，其設(shè)定值變化頻繁，一般不宜加微分作用；另外，副回路的主要目的是快速克服內(nèi)環(huán)中的各種擾動(dòng)，為加大副回路的調(diào)節(jié)能力，理想上不用加積分作用。但實(shí)際運(yùn)行中，串級(jí)系統(tǒng)有時(shí)會(huì)斷開(kāi)主回路，因而，通常需要加入積分作用。但積分作用要求較弱以保證副回路較強(qiáng)的抗干擾能力。14、什么是均勻控制？與純液位控制的區(qū)別？為了解決前后工序供求矛盾，達(dá)到前后兼顧協(xié)調(diào)操作，使液位和流量均勻變化，組成的系統(tǒng)稱(chēng)為均勻控制系統(tǒng)。（1）兩個(gè)變量在控制過(guò)程中都應(yīng)該是

12、緩慢變化的。（2）前后互相聯(lián)系又互相矛盾的兩個(gè)變量應(yīng)保持在所允許的范圍內(nèi)波動(dòng)。對(duì)于串級(jí)均勻控制系統(tǒng)的副調(diào)節(jié)器，應(yīng)選擇PI規(guī)律，按單回路工程整定法確定其PI參數(shù)15、什么是選擇性控制？其實(shí)現(xiàn)方法是什么？在選擇控制（也稱(chēng)“超馳控制”、“約束控制”）系統(tǒng)中，僅有一個(gè)操作變量MV，但有兩個(gè)或兩個(gè)以上被控變量CVs，其中一個(gè)常規(guī)受控變量，需要進(jìn)行定值控制；一個(gè)區(qū)間約束變量，正常工況下無(wú)需控制，但一旦超出允許范圍就需要及時(shí)加以調(diào)節(jié)，以防止事故的發(fā)生?！斑x擇性控制系統(tǒng)”的操作變量往往只有一個(gè)，因此，控制系統(tǒng)需要隨時(shí)針對(duì)實(shí)際情況，選擇某一個(gè)受控變量加以控制。 方法：一般有A、B兩個(gè)可供選擇的變量。其中一個(gè)變量A假定是工藝操作的主要技術(shù)指標(biāo)，它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量或生產(chǎn)效率；另一個(gè)變量B，工藝上對(duì)它有一個(gè)限值要求。當(dāng)取代作用發(fā)生后，控制閥不是立即全開(kāi)或全關(guān)，而是在閥門(mén)原來(lái)的開(kāi)度基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行連續(xù)控制。16、什么是分程控制？其目的主要有哪幾方面？若一只調(diào)節(jié)器去控制兩個(gè)以上的閥并且是按輸出信號(hào)的不同區(qū)間去操作不同