過程控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)題2010

1、在控制系統(tǒng)中，增加比例度，控制作用;增加積分時間；控制作用;增加微分時間，控制作用。遮紗、必埴如1 .過程控制系統(tǒng)一般由控制器、執(zhí)行器、被控過程、測量變送等環(huán)節(jié)組成。2、過程控制系統(tǒng)中按被控參數(shù)的名稱來分有壓力、流量、液位、溫度等控制系統(tǒng)。2 .過程控制系統(tǒng)由工程儀表和被控過程兩部分組成。3 .過程控制儀表的測量變送環(huán)節(jié)由傳感器和變送器兩部分組成。4 .過程檢測儀表的接線方式有兩種：電流二線制四線制、電阻三線制5 .工程中，常用引用誤差作為判斷進度等級的尺度。6 .壓力檢測的類型有三種，分別為：彈性式壓力檢測、應(yīng)變式壓力檢測、壓阻式壓力檢測7 .調(diào)節(jié)閥按能源不同分為三類：氣動調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥

2、、液動調(diào)節(jié)閥8 .電動執(zhí)行機構(gòu)本質(zhì)上是一個位置伺服系統(tǒng)。9 .氣動執(zhí)行結(jié)構(gòu)主要有薄膜式和活塞式兩大類。10 .理想流量特性有四類，分別是直線、對數(shù)、拋物線、快開。11 .過程數(shù)學(xué)模型的求取方法有三種，分別是機理建模、試驗建模、混合建模。12 .PID調(diào)節(jié)器分為模擬式和數(shù)字式兩種。13 .造成積分飽和現(xiàn)象的內(nèi)因是控制器包含積分控制作用，外因是控制器長期存在偏差。14 .自動控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行的必要條件是：閉環(huán)回路形成負反饋。15 .DCS的基本組成結(jié)構(gòu)形式是“三點一線”。2、儀表的精度等級又稱準確度級，通常用引用誤差作為判斷儀表精度等級的尺度。3、過程控制系統(tǒng)動態(tài)質(zhì)量指標主要有衰減比n、超調(diào)量6和

3、過渡過程時間ts;靜態(tài)質(zhì)量指標有穩(wěn)態(tài)誤差ess。4、真值是指被測變量本身所具有的真實值，在計算誤差時，一般用約定真值或相對真值來代替。5、根據(jù)使用的能源不同，調(diào)節(jié)閥可分為氣動調(diào)節(jié)閥、電動調(diào)節(jié)閥和液動調(diào)節(jié)閥三大類。6、過程數(shù)學(xué)模型的求取方法一般有機理建模、試驗建模和混合建模。7、積分作用的優(yōu)點是可消除穩(wěn)態(tài)誤差（余差），但引入積分作用會使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。8、在工業(yè)生產(chǎn)中常見的比值控制系統(tǒng)可分為單閉環(huán)比值控制、雙閉環(huán)比值控制和變比值控制9、Smith預(yù)估補償原理是預(yù)先估計出被控過程的數(shù)學(xué)模型，然后將預(yù)估器并聯(lián)在被控過程上，使其對過程中的純滯后進行補償。1、過程控制系統(tǒng)中，有時將控制器、執(zhí)行器和測量變

4、送環(huán)節(jié)統(tǒng)稱為過程儀表，故過程控制系統(tǒng)就由過程儀表和被控過程兩部分組成。2、儀表的精度等級又稱準確度級，級數(shù)越小，儀表的精度就越高。3、過程控制主要是指連續(xù)生產(chǎn)過程，被控參數(shù)包括溫度、壓力、流量、物位和成分等變量。4、工業(yè)生產(chǎn)中壓力常見的表示方法有絕對壓力pa、表壓力p和負壓（真空度）Pa三種。5、調(diào)節(jié)閥的流量特性有直線流量特性、對數(shù)（等百分比）流量特性、拋物線流量特性和快開流量特性四種。6、時域法建模是試驗建模中的一種，可分為階躍響應(yīng)曲線法和矩形脈沖響應(yīng)曲線法。7、對于滯后小，干擾作用頻繁的系統(tǒng)，PID調(diào)節(jié)器不應(yīng)采用微分作用。8、分程控制根據(jù)調(diào)節(jié)閥的開閉形式分為兩類，即同向動作和異向動作。9、

5、DCS的設(shè)計思想是控制分散、管理集中。3、目前求取過程數(shù)學(xué)模型的方法有兩種。其中一種是根據(jù)過程的內(nèi)在機理，通過?口物料平衡關(guān)系，用的方法求取過程的數(shù)學(xué)模型。4、控制對象的干擾通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是：干擾通道的時間常數(shù)愈大，對被控變量的影響；干擾通道容量滯后愈多,則調(diào)節(jié)質(zhì)量；干擾通道的純滯后對調(diào)節(jié)質(zhì)量5 、選擇控制方案時，總是力圖使調(diào)節(jié)通道的放大倍數(shù)（增益）干擾通道的放大倍數(shù)（增益）。6 .某調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用調(diào)節(jié)器，先用純比例調(diào)整到合適的調(diào)節(jié)輸出，再加入積分作用的后，應(yīng)，才能使穩(wěn)定性不變。7 .描述控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標的參數(shù)有、和等。8 .申級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，一般情況下主回路選擇或調(diào)節(jié)

6、規(guī)律調(diào)節(jié)器，副回路選用調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器；如果副回路采用差壓法測流量，應(yīng)采用什么裝置補償。9 .儀表自動化標準中，氣動儀表標準信號范圍是;電R型標準信號范圍是;電田型標準信號范圍是。3物料，能量，機理建模4愈慢，愈低，振蕩，變差5大于6減小調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)7最大偏差，衰減比，余差8PID,PI,P,開方器90.020.1Mpa,420mA1 .控制系統(tǒng)引入積分作用是為了，但積分的引入會使系統(tǒng)，引入微分作用是為了。某調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用比例積分作用調(diào)節(jié)器，先用純比例調(diào)整到合適的調(diào)節(jié)輸出，在加入積分作用的過程中，應(yīng)。2 .被調(diào)介質(zhì)流過閥門的相對流量（Q/Qmax加閥門相對行程（l/L）之間的關(guān)系，稱為調(diào)節(jié)閥的

7、特性;若閥前后的壓差保持不變時，上述關(guān)系稱為特性;實際使用中，閥前后的壓差總是變化的，此時上述關(guān)系為特性。調(diào)節(jié)閥的流量特性有?口,流量特性的選擇主要是與相匹配。3 .與單回路控制系統(tǒng)相比，用級調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有以下三個特點：（）;（）；（）。4 .控制對象的干擾通道的動態(tài)特性對過渡過程的影響是：干擾通道的時間常數(shù)愈大，對被控變量的影響;干擾通道容量滯后愈多，則調(diào)節(jié)質(zhì)量;干擾通道的純滯后對調(diào)節(jié)質(zhì)量。5 .簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本特征是和。1消除余差，不穩(wěn)定，克服容量滯后，減小放大倍數(shù)2流量特性，理想特性工作特性，線性、等百分比、快開，廣義對象3對于進入副回路的干擾有很強的克服能力，提高了工作頻率，具有魯棒性

8、4影響小，變好，無影響5閉合回路，負反饋1.什么是PID,它有哪三個參數(shù)，各有什么作用？怎樣控制？答：PID是比例-積分-微分的簡稱。其三個參數(shù)及作用分別為：（1）比例參數(shù)KC,作用是加快調(diào)節(jié)，減小穩(wěn)態(tài)誤差。（2）積分參數(shù)Ki,作用是減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度3）微分參數(shù)Kd,作用是能遇見偏差變化趨勢，產(chǎn)生超前控制作用，減少超調(diào)量，減少調(diào)節(jié)時問。1、PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)Kp、TD對控制性能各有什么影響？答：(1)比例增益Kp反映比例作用的強弱，Kp越大，比例作用越強，反之亦然。比例控制克服干擾能力較強、控制及時、過渡時間短，但在過渡過程終了時存在余差；積分時間TI反映積分作用的強弱，TI越小，積分

9、作用越強，反之亦然。積分作用會使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，但在過渡過程結(jié)束時無余差；微分時間TD反映積分作用的強弱，td越大，積分作用越強，反之亦然。微分作用能產(chǎn)生超前的控制作用，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時間；但對噪聲干擾有放大作用。前饋控制的特點：(1)前饋控制根據(jù)干擾進行，控制及時。如果前饋控制規(guī)律恰當，理論上可完全消除干擾的影響(2)前饋控制是一種開環(huán)控制，被控變量并不經(jīng)測量反饋到輸入端。不能保證控制效果。(3)前饋控制需要對干擾進行測量，才能進行控制。通常只測量一種干擾，因而只能克服一種干擾。(4)前饋控制器的控制規(guī)律是經(jīng)過對干擾通道與控制通道的特性計算而得是一種專用的控制器，在工程上，精確的通道

10、特性難以獲取，精確的前饋控制規(guī)律難以實現(xiàn)。1.2如何選擇操縱變量？1)考慮工藝的合理性和可實現(xiàn)性；2)控制通道靜態(tài)放大倍數(shù)大于干擾通道靜態(tài)放大倍數(shù)；3)控制通道時間常數(shù)應(yīng)適當小些為好，但不易過小，一般要求小于干擾通道時間常數(shù)。干擾動通道時間常數(shù)越大越好，階數(shù)越高越好。4)控制通道純滯后越小越好。燃料流量為操畫出其方框原因?？驁D為：(a)為前饋一反饋控制系統(tǒng)，而不是審級控制系統(tǒng)。貌似原油、溫度兩個閉環(huán)，實際上貌似的原油、燃料環(huán)是一個開環(huán)系統(tǒng)，是檢測原油流量的大小(作為干擾出現(xiàn))而改變?nèi)剂祥y門的,而改變?nèi)剂狭髁?，并不能影響原油流?即檢測變量)，這就是開環(huán)，即前饋控制。而外環(huán)的溫度控制是反饋控制。

11、所以為前饋-反饋控制系統(tǒng)。(b)為審級控制系統(tǒng)。是由燃料、溫度兩個閉環(huán)組成的。內(nèi)環(huán)是燃料控制系統(tǒng)，是根據(jù)燃料流量的大小而改變?nèi)剂祥y門，而改變?nèi)剂祥y門就是控制燃料流量的(即檢測變量就是被控變量)，這就是閉環(huán)。而外環(huán)的溫度控制是反饋控制。所以為審級控制系統(tǒng)1、如下圖所示的隔焰式隧道窯燒成帶溫度控制系統(tǒng)，燒成帶溫度是被控變量,縱變量。試分析：(1)該系統(tǒng)是一個什么類型的控制系統(tǒng)？圖；(2)確定調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式，并說明答：(1)該系統(tǒng)是一個審級控制系統(tǒng)，具方二次干擾凡次于優(yōu)民（2）當調(diào)節(jié)閥氣源出現(xiàn)故障失去氣源時，為保證系統(tǒng)安全，應(yīng)使閥門處于關(guān)閉位置，故調(diào)節(jié)閥米用氣開式。2.7圖2-20所示的反應(yīng)

12、釜內(nèi)進行的是化學(xué)放熱反應(yīng)，而釜內(nèi)溫度過高會發(fā)生事故，因此采用夾套通冷卻水來進行冷卻，以帶走反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的熱量。由于工藝對該反應(yīng)溫度控制精度要求很高，單回路滿足不了要求，需用審級控當冷卻水壓力波動是主要干擾時，應(yīng)怎樣組成用級？畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。當冷卻水入口溫度波動是主要干擾時，應(yīng)怎樣組成用級？畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。對以上兩種不同控制方案選擇控制閥的氣開、氣關(guān)形式及主、副控制器的正、反作用方式。（1）選冷水流量為副變量，釜內(nèi)溫度為主變量組成審級系統(tǒng).（2）夾套溫度為副變量，釜內(nèi)溫度為主變量組成審級系統(tǒng).七、對于圖示的加熱器用級控制系統(tǒng)比4出科要求：（1）畫出該控制系統(tǒng)的方框圖，并說明主變量、副變量分別

13、是什么？主控制器、副控制器分別是哪個？（2）若工藝要求加熱器溫度不能過高，否則易發(fā)生事故，試確定控制閥的氣開氣關(guān)型式；（3）確定主、副控制器的正反作用；（4）當蒸汽壓力突然增加時，簡述該控制系統(tǒng)的控制過程；（5）當冷物料流量突然加大時，簡述該控制系統(tǒng)的控制過程；（注：要求用各變量間的關(guān)系來闡述）解：（1）該控制系統(tǒng)的方框圖在動直a就動:2a（2）由于工藝要求加熱器溫度不能過高，否則易發(fā)生事故，所以控制閥應(yīng)選用氣開型式，一但氣源故障斷氣，控制閥自動關(guān)閉，蒸汽不再進入加熱器，以避免介質(zhì)溫度過高發(fā)生事故。（3）確定主、副控制器的正反作用：在副回路中，由于流量對象是“十”作用（閥開大，流量增加）的（K

14、o20,控制閥也是“十”作用（氣開式）的（Kv0）,故副控制器FC是“+”特性（Kc20）,選反作用，這樣才起到負反饋的控制作用；在主回路中，由于主對象是“十”作用（副變量蒸汽流量增大，主變量出口溫度也增大）的（Ko10）,故主控制器TC是“+”特性（Kc10）,選反作用，這樣才起到負反饋的控制作用。（4）當蒸汽壓力突然增加時，該控制系統(tǒng)的控制過程如下：蒸汽壓力增加，則蒸汽流量增加，由于FC為反作用，故其輸出降低，因而氣開型的控制閥關(guān)小，蒸汽流量減少以及時克服蒸汽壓力變化對蒸汽流量的影響，因而減少以致消除蒸汽壓力波動對加熱爐出口物料溫度的影響，提高了控制質(zhì)量。（5）當冷物料流量突然加大時，該控

15、制系統(tǒng)的控制過程如下：冷物料流量加大，加熱爐出口物料溫度降低，反作用的TC輸出增加，因而使FC的給定值增加，F(xiàn)C為反作用，故其輸出也增加，于是氣開型的控制閥開大，蒸汽流量增加以使加熱爐出口物料溫度增加，起到負反饋的控制作用?！纠?】某干燥器的流程圖如圖12-30所示。干燥器采用夾套加熱和真空抽吸并行的方式來干燥物料。夾套內(nèi)通入的是經(jīng)列管式加熱器加熱后的熱水，而加熱器采用的是飽和蒸汽。為了提高干燥速度，應(yīng)有較高的干燥溫度8,但8過高會使物料的物性發(fā)生變化，這是不允許的，因此要求對干燥溫度9進行嚴格控制。（1）如果蒸汽壓力波動是主要干擾，應(yīng)采用何種控制方案？為什么？試確定這時控制閥的氣開、氣關(guān)形式

16、與控制器的正、反作用。（2）如果冷水流量波動是主要干擾，應(yīng)采用何種控制方案？為什么？試確定這時控制器的正、反作用和控制閥的氣開、氣關(guān)形式。（3）如果冷水流量與蒸汽壓力都經(jīng)常波動，應(yīng)采用何種控制方案？為什么？試畫出這時的控制流程圖，確定控制器的正、反作用。解：（1）應(yīng)采用干燥溫度與蒸汽流量的審級控制系統(tǒng)如圖12-31,這時選擇蒸汽流量作為副變量。一旦蒸汽壓力有所波動，引起蒸汽流量變化，馬上由副回路可以及時得到克服，以減少或消除蒸汽壓力波動對主變量9的影響，提高控制質(zhì)量?？刂崎y應(yīng)選擇氣開式，這樣一旦氣源中斷，馬上關(guān)閉蒸汽閥門，以防止干燥器內(nèi)溫度9過高。由于蒸汽流量（副被控變量）和干燥溫度（主被控變

17、量）升高時，都需要關(guān)小控制閥，所以主控制器TC應(yīng)選“反”作用。由于副對象特性為“+”（蒸汽流量因閥開大而增加），閥特性也為“+”，故副控制器（蒸汽流量控制器）應(yīng)為“反”作用。（2）如果冷水流量波動是主要干擾，應(yīng)采用干燥溫度與冷水流量的審級控制系統(tǒng)。這時選擇冷水流量作為副變量，以及時克服冷水流量波動對干燥溫度的影響。控制閥應(yīng)選擇氣關(guān)式，這樣一旦氣源中斷時，控制閥打開，冷水流量加大，以防止干燥溫度過高。由于冷水流量(副被控變量)增加時，需要關(guān)小控制閥；而干燥溫度增加時，需要打開控制閥。主、副被控變量增加時，對控制閥的動作方向不一致，所以主控制器TC應(yīng)選“正”作用。由于副對象為“+”，閥特性是，故副控制器(冷水流量控制器)應(yīng)選“正”作用。2、聚合釜溫度與流量