過程控制知識點總結(jié)

緒論氣動限制：儀表信號的傳輸標(biāo)準(zhǔn)：電動限制：DDZ-2信號的傳輸標(biāo)準(zhǔn)：O-lOmADCDDZ-3信號的傳輸標(biāo)準(zhǔn)：4-20mADC計算機(jī)限制:DCS,PLC（模擬量4-20mA,1-5V）FCS（標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議）穩(wěn)定性指標(biāo)：衰減比（衰減率）精確性指標(biāo)：殘余偏差，最大動態(tài)偏差，超調(diào)量快速性指標(biāo)：調(diào)整時間（振蕩頻率）第一章1,被控對象：即被限制的生產(chǎn)設(shè)備或裝置被控變量一被控對象需限制的變量2,執(zhí)行器：直接用于限制操縱變量變化。執(zhí)行器接收到限制器的輸出信號，通過改變執(zhí)行器節(jié)流件的流通面積來改變操縱變量。常用的是限制閥。3,限制器（調(diào)整器）：按肯定限制規(guī)律進(jìn)行運算，將結(jié)果輸出至執(zhí)行器。4,測量變送器：用于檢測被控量，并將檢測到的信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。穩(wěn)態(tài)：系統(tǒng)不受外來干擾，同時設(shè)定值保持不變，因而被調(diào)量也不會隨時間變化，整個系統(tǒng)處于穩(wěn)定平衡的工況動態(tài)：系統(tǒng)受外來干擾或設(shè)定值改變后，被控量隨時間變化，系統(tǒng)處于未平衡狀態(tài)。過度過程：從一個穩(wěn)態(tài)到達(dá)另一個穩(wěn)態(tài)的過程。過渡過程的形式：非周期過程（單調(diào)發(fā)散和單調(diào)衰減）；振蕩過程（發(fā)散，等幅振蕩，衰減振蕩）評價限制系統(tǒng)的性能指標(biāo)：穩(wěn)定性，精確性，快速性穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是指系統(tǒng)受到外來作用后，其動態(tài)過程的振蕩傾向和系統(tǒng)復(fù)原平衡的實力。精確性：志向狀況下，當(dāng)過渡過程結(jié)束后，被控變量達(dá)到的穩(wěn)態(tài)值（即平衡狀態(tài)）應(yīng)與設(shè)定值一樣。快速性：快速性是通過動態(tài)過程持續(xù)時間的長短來表征的。多數(shù)工業(yè)過程的特性可分為下列四種類型：自衡的非振蕩過程；無自衡的非振蕩過程；有自衡的振蕩過程具有反向特性的過程放大系數(shù)K對系統(tǒng)的影響：限制通道（放大系數(shù)越大，限制作用對擾動的補(bǔ)償實力強(qiáng)，有利于克服擾動的影響，余差就越?。?。擾動通道（當(dāng)擾動頻繁出現(xiàn)且幅度較大時，放大系數(shù)大，被控變量的波動就會很大，使得最大偏差增大；）滯后時間t對系統(tǒng)的影響：限制通道（滯后時間越大，限制質(zhì)量越差）擾動通道（擾動通道中存在容量滯后，可使階躍擾動的影響趨于緩和，對限制系統(tǒng)是有利的）工業(yè)過程動態(tài)特性的特點（1）對象的動態(tài)特性是不振蕩的（2）對象動態(tài)特性有拖延。拖延包括容積拖延，傳輸拖延。（3）被控對象本身是穩(wěn)定的或中性穩(wěn)定的（4）被控對象往往具有非線性特性第二章限制規(guī)律：限制器的輸出信號隨偏差信號的變化而變化的規(guī)律。正作用限制器：yt,ut,故Kc為負(fù)；反作用限制器：yt,ul,故Kc為正氣開閥的增益為正，氣關(guān)閥的增益為負(fù)比例調(diào)整（P調(diào)整）動作規(guī)律：反應(yīng)及時，超調(diào)量小，有差調(diào)整比例度5的物理意義：假如輸出u直接代表調(diào)整閥開度的變化量,則6就代表使調(diào)整閥開度改變100%,即從全關(guān)到全開時所需的被調(diào)量的變化范圍3越大：過渡過程越平穩(wěn)，殘差大，穩(wěn)定性t,調(diào)整時間to6減小：振蕩加劇，穩(wěn)定性I,殘差小。3減到某一數(shù)值時，出現(xiàn)等幅振蕩，此時稱為臨界比例度積分調(diào)整（I調(diào)整）的特點：滯后性，無差調(diào)整，穩(wěn)定性差。.增大積分速度將會降低限制系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，直到最終出現(xiàn)發(fā)散的振蕩過程.Ti愈小，積分部分所占比重愈大。比例積分調(diào)整的動作規(guī)律：利用P調(diào)整快速抵消干擾，同時利用I調(diào)整消退殘差積分飽和現(xiàn)象：假如調(diào)整器能夠隨著輸出的變化而變化，則偏差e也就會漸漸變化，最終為0,但是假如由于某種緣由（如閥門關(guān)閉，泵故障）被調(diào)量偏差無法消退，而調(diào)整器還是試圖要校正這個偏差，因此積分項不停增大（肯定值增大），經(jīng)過一段時間后，調(diào)整器輸出將進(jìn)入深度飽和狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為積分飽和現(xiàn)象微分調(diào)整總是力圖抑制被調(diào)量的振蕩，它有提高限制系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用.適度引入微分動作可以允許略微減小比例帶，同時保持衰減率不變.微分調(diào)整具有超前作用。運用微分作用時，要留意以下幾點：（1）微分作用的強(qiáng)弱要適當(dāng)：TD太小，調(diào)整作用不明顯，限制質(zhì)量必改善不大。TD太大,調(diào)整作用過強(qiáng)，引起被調(diào)量大幅度振蕩，穩(wěn)定性下降。（2）微分調(diào)整動作對于純拖延過程是無效的。（3）PD調(diào)整器的抗干擾實力很差，這只能應(yīng)用于被調(diào)量的變化特別平穩(wěn)的過程，一般不用于流量和液位限制系統(tǒng)。6越?。↘C越大），比例作用越強(qiáng)；TI越小，積分作用越強(qiáng)；TD越大，微分作用越強(qiáng)；TD=0,則為PI限制;TI=8,則為PD限制;t/T<0.2：選擇比例或比例積分動作。0.2<t/T^1.0：選擇比例微分或比例積分微分動作。t/T>1.0：采納簡單限制系統(tǒng)不能滿意限制要求，應(yīng)選用困難限制系統(tǒng)，如串級，前饋限制等.第三章限制系統(tǒng)的限制質(zhì)量的確定因素:被控對象的動態(tài)特性整定的實質(zhì)：通過選擇限制器參數(shù)，使其特性和過程特性相匹配，以改善系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)，實現(xiàn)最佳的限制效果整定的前提條件：設(shè)計方案合理，儀表選擇得當(dāng)，安裝正確IE（誤差積分）簡單，也稱為線性積分準(zhǔn)則，但是不能抑制響應(yīng)等幅波動IAE（肯定誤差積分）：抑制響應(yīng)等幅波動ISE（平方誤差積分）抑制響應(yīng)等幅波動和大誤差，但是不能反映微小誤差對系統(tǒng)的影響ITAE（時間與肯定誤差乘積積分）：著重懲處過度時間過長常用的工程整定法有以下幾種：動態(tài)特性參數(shù)法；穩(wěn)定邊界法；衰減曲線法；閱歷法動態(tài)特性參數(shù)法（響應(yīng)曲線法）整定步驟：（1）在手動狀態(tài)下，改變限制器輸出（通常采納階躍變化），記錄下測量變送環(huán)節(jié)Gm（s）的輸出響應(yīng)曲線y（t）o（2）由開環(huán)響應(yīng)曲線獲得單位階躍響應(yīng)曲線，并求取“廣義對象”的近似模型與模型參數(shù);（3）依據(jù)限制器類型與對象模型，依據(jù)閱歷公式選擇PID參數(shù)并投入閉環(huán)運行。在運行過程中，可對增益作調(diào)整穩(wěn)定邊界法（臨界比例度法）整定步驟：1）使調(diào)整器僅為比例限制，比例帶6設(shè)為較大值，TI二8,td=0,讓系統(tǒng)投入閉環(huán)運行.2）待系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，漸漸減小比例帶，直到系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩，即臨界振蕩過程.此時的比例帶為3cr,振蕩周期為Ter3）利用8er和Ter值，按穩(wěn)定邊界法參數(shù)整定計算公式表，求調(diào)整器各整定參數(shù)8,TI,TD衰減曲線法整定步驟：1）使調(diào)整器僅為比例限制，比例帶5設(shè)為較大值,TI=8,TD=0,讓系統(tǒng)投入運行.2）待系統(tǒng)穩(wěn)定后，作設(shè)定值階躍擾動，并視察系統(tǒng)的響應(yīng).若系統(tǒng)響應(yīng)衰減太快，則減小比例帶；反之，若系統(tǒng)響應(yīng)衰減過慢，應(yīng)增大比例帶.如此反復(fù)，直到系統(tǒng)出現(xiàn)4:1衰減振蕩過程或者如圖b所示的衰減比為10：1的振蕩過程時.記錄下此時的3值（設(shè)為3s）,以及Ts值（如圖a中所示），或者Tr值（如圖b中所示）。閱歷法：簡單牢靠，能夠應(yīng)用于各種限制系統(tǒng)，特殊適合擾動頻繁，記錄曲線不太規(guī)則的限制系統(tǒng)；缺點是需反復(fù)湊試，花費時間長。臨界比例度法：簡便而易于推斷，整定質(zhì)量較好，適用于一般的溫度，壓力，流量和液位限制系統(tǒng)；但對于臨界比例度很小衰減曲線法：優(yōu)點是較為精確牢靠，而且平安，整定質(zhì)量較高第四章1,啟動調(diào)整閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正反作用形式是如何定義的？在結(jié)構(gòu)上有何不同？正作用：信號壓力增加時，推桿向下移動（ZMA）；反作用：信號壓力增大時，推桿向上移動（ZMB）o正作用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)：限制器輸出增加，閥桿下移。反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)：限制器輸出增加，閥桿上移。2,調(diào)整閥的流量系數(shù)C是什么含義？如何依據(jù)C選擇調(diào)整閥的口徑？流量系數(shù)C:在給定行程下，閥兩端壓差為0.IMpa,水密度為lg/cm3時，流經(jīng)調(diào)整閥的水的流量，以m3/h表示（體積流量）o流量系數(shù)是表示調(diào)整閥通流實力的參數(shù)。它依據(jù)流量,閥兩端的差壓和流體的密度等確定。是選擇閥門口徑的參數(shù)。調(diào)整閥口徑選定的詳細(xì)步驟:確定主要計算數(shù)據(jù)：正常流量Qn,正常閥壓降△pn,正常閥阻比Sn,運行中可能出現(xiàn)的最大穩(wěn)定流量Qmax3,什么事調(diào)整閥的結(jié)構(gòu)特性，志向流量特性和工作流量特性？如何選擇調(diào)整閥的流量特性？調(diào)整閥的結(jié)構(gòu)特性：閥芯與閥座間節(jié)流面積與閥門開度之間的關(guān)系。志向流量特性：在調(diào)整閥前后壓差固定（aP二常數(shù)）狀況下得到的流量特性。工作流量特性：調(diào)整閥在實際運用條件下，其流量q與開度1之間的關(guān)系.此時閥壓降不是常數(shù).選擇調(diào)整閥的流量特性是:L從改善限制系統(tǒng)限制質(zhì)量考慮。2.從配管狀況（S100）考慮。調(diào)整閥的作用：接受調(diào)整器送來的限制信號，調(diào)整管道中介質(zhì)的流量（即改變調(diào)整量），從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化.調(diào)整閥的分類：氣動，電動和液動三類.氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式和活塞式兩種.常見的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)均為薄膜式閥（或稱閥體組件）它由閥體，上閥蓋組件，下閥蓋組件和閥內(nèi)件組成氣開閥：信號壓力增加，流量增加；氣關(guān)閥：信號壓力增加，流量減小閥門定位器的功能：定位功能；改善閥的動態(tài)特性；改變閥的流量特性；改變氣壓作用范圍,滿意分程限制要求；用于閥門的反向動作閥芯形態(tài)有快開（靈敏度最差，很少運用），直線，拋物線（特性與等百分比接近）和等百分比四種。主要運用直線和等百分比兩種。直線結(jié)構(gòu)特性的特點：①斜率在全行程范圍內(nèi)是常數(shù)。②閥芯位移變化量相同時，節(jié)流面積變化量也相同。③直線特性的調(diào)整閥在開度變化相同的狀況下：當(dāng)流量小時，流量的變化值相對較大，調(diào)整作用較強(qiáng)，易產(chǎn)生超調(diào)和引起振蕩；流量大時，流量變化值相對較小，調(diào)整作用進(jìn)行緩慢，不夠靈敏。等百分比結(jié)構(gòu)特點：①曲線的放大系數(shù)是隨開度的增大而遞增的.。②在同樣的開度變化值下：流量小時（小開度時）流量的變化也小（調(diào)整閥的放大系數(shù)?。{(diào)整平穩(wěn)緩和流量大時（大開度時）流量的變化也大（調(diào)整閥的放大系數(shù)大），調(diào)整靈敏有效。③無論是小開度還是大開度，相對流量的變化率都是相等的，流量變化的百分比是相同的.流過調(diào)整閥的流量的確定因素有:①閥的開度。②閥前后的壓差。③所在的整個管路系統(tǒng)的工作狀況。調(diào)整閥在選型時應(yīng)當(dāng)留意以下幾點：（1）選擇調(diào)整閥的結(jié)構(gòu)形式和材質(zhì)。（2）選擇流量特性。（3）選擇閥門口徑第五章1,試分析串級限制系統(tǒng)的特點，及其應(yīng)用場合。（1）副回路（內(nèi)環(huán)）具有快速調(diào)整作用，它能有效地克服二次擾動的影響；（2）由于內(nèi)環(huán)起了改善對象動態(tài)特性的作用，因此可以加大主調(diào)整器的增益，提高系統(tǒng)的工作頻率。（3）對負(fù)荷或操作條件的變化具有肯定的自適應(yīng)實力。串級限制系統(tǒng)主要應(yīng)用于：對象的滯后和時間常數(shù)很大，干擾作用強(qiáng)而頻繁，負(fù)荷變化大，對限制質(zhì)量要求較高的場合。串級限制系統(tǒng)：就是采納兩個限制器串聯(lián)工作，主限制器的輸出作為副限制器的設(shè)定值，由副限制器的輸出去操縱限制閥，從而對主被控變量具有更好的限制效果。通用串級限制系統(tǒng)的方框圖：見教材P107圖5.11串級限制系統(tǒng)具有較好的限制性的緣由：1）在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它是由兩個串接工作的限制器構(gòu)成的雙閉環(huán)限制系統(tǒng).其中主回路是定值限制，副回路是隨動限制。2）副回路的引入，大大克服了二次擾動對系統(tǒng)被調(diào)量的影響。3）副回路的引入，提高了整個系統(tǒng)的響應(yīng)速度,使其快速性得到了提高。4）串級限制系統(tǒng)對負(fù)荷或操作條件的變化有肯定的自適應(yīng)實力.副回路的設(shè)計主要是如何選擇副參數(shù).其設(shè)計原則為：副參數(shù)的選擇應(yīng)使副對象的時間常數(shù)比主對象的時間常數(shù)小，調(diào)整通道短，反應(yīng)靈敏；副回路應(yīng)包含被控對象所受到的主要干擾；盡可能將帶有非線性或時變特性的環(huán)節(jié)包含于副回路中。主回路的主要任務(wù)是：滿意主參數(shù)的定值限制要求。副回路的主要任務(wù)是：要快速動作以快速抵消落在副環(huán)內(nèi)的二次干擾。共振現(xiàn)象：假如主回路的工作頻率接近副回路的諧振頻率，則副回路將呈現(xiàn)出很高的增益和較大的相位滯后，這時反過來將嚴(yán)峻影響主回路的穩(wěn)定性，從而使主副參數(shù)長時間地大幅度地波動的現(xiàn)象。為避開共振現(xiàn)象，一般:Wd2>3Wdl；Tdl>3Td2;一般選?。篧d2=（3?10）Wdl；Tdl=（3~10）Td2串級限制系統(tǒng)常采納的整定方法：逐步靠近法和兩部整定法。常見的比值系統(tǒng)：單閉環(huán)比值限制系統(tǒng)和雙閉環(huán)比值限制系統(tǒng)比值限制系統(tǒng)：用來實現(xiàn)兩個或以上物料之間保持肯定比值關(guān)系的過程限制系統(tǒng)教材P120公式（5-27）和（5-30）

第八章1,前饋限制和反饋限制各有什么特點？為什么采納前饋限制-反饋復(fù)合系統(tǒng)能較大地改善系統(tǒng)的限制品質(zhì)？反饋限制的特點：基于偏差來消退偏差；“不及時”的限制；存在穩(wěn)定性問題；對各種擾動均有校正作用；限制規(guī)律通常是P,PI,PD或PID等典型規(guī)律。前饋限制的特點：（1）前饋限制是按干擾作用的大小進(jìn)行限制的，假如限制作用恰倒好處,一般比反饋限制及時。（2）前饋限制屬于開環(huán)限制系統(tǒng)。（3）前饋限制運用的是依對象特性而定的專用限制器。（4）一種前饋限制作用只能克服一種干擾前饋一反饋限制的優(yōu)點：1）增加了反饋回路，簡化了前饋限制系統(tǒng)，只須要對主要的干擾進(jìn)行前饋補(bǔ)償，其他干擾可由反饋限制予以校正。2）反饋回路的存在，降低了前饋限制模型的精度要求。3）負(fù)荷或工況變化時,對象特性也要變化,可由反饋限制加以補(bǔ)償,具有肯定的自適應(yīng)實力反饋限制系統(tǒng)的不足:在被控對象呈現(xiàn)大拖延，多干擾等難以限制的特性,而又盼望得到較好的過程響應(yīng)時,反饋限制難以得到好的效果.（穩(wěn)定性,精確性，快速性）前饋限制系統(tǒng)的不足之處：1）靜態(tài)精確性難保證要達(dá)到高度的靜態(tài)精確性，須要有精確的數(shù)學(xué)模型，精確的測量儀表和計算裝置，而且，模型中的系數(shù)也可能隨運行條件而變化.2）前饋限制是針對詳細(xì)的擾動進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?一種前饋限制作用只能克服一種干擾.3）屬于開環(huán)限制，對被調(diào)量無檢驗控制類型

反饋控制

前饋控制控制類型

反饋控制

前饋控制控制類型

反饋控制

前饋控制控制的依據(jù)

被控變量的偏建干擾量的大小檢測的信號被控變量干擾量控制作用的發(fā)生時間

偏差出現(xiàn)后