過程控制期末復(fù)習(xí)

1、過程控制系統(tǒng)的六大被控變量（參數(shù)）：溫度、壓力、流量、液位（物位）、成分和物性。2、工業(yè)生產(chǎn)對(duì)過程控制的要求：安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。3、過程控制系統(tǒng)一般由被控過程（或稱被控對(duì)象）、測(cè)量變送裝置、控制器（或稱調(diào)節(jié)器）和執(zhí)行器等環(huán)節(jié)組成。被控對(duì)象是指被控制的生產(chǎn)設(shè)備或裝置。常見的被控對(duì)象有加熱爐、鍋爐、分餾塔、干燥爐、壓縮機(jī)等生產(chǎn)設(shè)備，或儲(chǔ)存物料的槽、罐以及傳送物料的管段等。被控變量：需要進(jìn)行自動(dòng)控制的參數(shù)。測(cè)量變送裝置測(cè)量變送裝置一般由測(cè)量元件和變送器組成。被控變量是對(duì)象的輸出變量，其一般為非電量物理量。傳感器：檢測(cè)被控變量（非電量），將其變成相應(yīng)電信號(hào)變送器：將此信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)：一種是0?10mA直流電流信號(hào)一種是4?20mA直流電流信號(hào)或1?5V的直流電壓信號(hào)如果是氣動(dòng)儀表，則應(yīng)轉(zhuǎn)換為1.96x104?9.8x104Pa的壓力信號(hào)控制器控制器（調(diào)節(jié)器），將被控變量的測(cè)量值與設(shè)定值進(jìn)行比較得到偏差信號(hào)，并按某種預(yù)定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，給出控制信號(hào)去操縱執(zhí)行器。執(zhí)行器執(zhí)行器分電動(dòng)執(zhí)行器與氣動(dòng)執(zhí)行器兩大類，應(yīng)用較多的是氣動(dòng)薄膜控制閥。執(zhí)行器接收控制器送來的控制信號(hào)，直接改變操縱變量，操縱變量通常是執(zhí)行器控制的某一工藝變量。4、過程控制系統(tǒng)按設(shè)定值的形式不同：定值過程控制系統(tǒng)、隨動(dòng)（伺服）過程控制系統(tǒng)、程序過程控制系統(tǒng)。定值控制系統(tǒng)將系統(tǒng)被控變量的設(shè)定值保持某一定值（或在某一很小范圍內(nèi)不變）的控制系統(tǒng)稱為定值控制系統(tǒng)。如溫度、壓力、流量、液位等控制系統(tǒng)；恒溫箱的溫度控制；穩(wěn)壓電源的電壓穩(wěn)定控制等等。注：化工生產(chǎn)中大都采用定值控制系統(tǒng)。經(jīng)熱電偶測(cè)量并與設(shè)定值比較后，其偏差經(jīng)過放大器放大，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向，然后經(jīng)過傳動(dòng)裝置，移動(dòng)變壓器的活動(dòng)觸點(diǎn)位置，結(jié)果使偏差減小，直到溫度達(dá)到給定值為止。隨動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)定值無規(guī)律變化，且事先不知道，要使被控變量準(zhǔn)確且及時(shí)地跟隨設(shè)定值的變化而變化。例如化工生產(chǎn)中的比值系統(tǒng)，甲流體的流量與乙流體的流量保持一定的比值；當(dāng)乙流體流量變化時(shí)，甲流體的流量能夠快速而準(zhǔn)確的隨之變化。再如雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)，天線接收系統(tǒng)。各類測(cè)量?jī)x表中的變送器可以看作一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)，它的輸出指示值應(yīng)該迅速并正確地隨著被測(cè)量輸入值而變化。程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)被控變量的設(shè)定值是按預(yù)定的時(shí)間程序變化的。這類系統(tǒng)在間歇生產(chǎn)過程中應(yīng)用較普遍。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用為程序控制提供了良好的技術(shù)條件。如程序控制機(jī)床、冶金工業(yè)中退火爐的溫度控制。5、衰減比表示振蕩過程的衰減程度，是衡量過渡過程穩(wěn)定程度的動(dòng)態(tài)指標(biāo)。一糕證累性星暮的甄定科慢.一般/—成就為6、超調(diào)量：最大動(dòng)態(tài)偏差占被控變量穩(wěn)態(tài)變化幅度的百分?jǐn)?shù)。7、自平衡非振蕩過程：自衡：在原平衡狀態(tài)出現(xiàn)干擾時(shí)，無需外加任何控制作用，被控過程能夠自發(fā)地趨于新的平衡狀態(tài)。自衡非振蕩：階躍輸入信號(hào)作用下，輸出響應(yīng)曲線能沒有振蕩地從一個(gè)穩(wěn)態(tài)趨向于另一個(gè)穩(wěn)態(tài).被控變量的選擇原則從多個(gè)變量中選擇一個(gè)變量作為被控變量應(yīng)遵循下列原則：被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標(biāo)或能反映工藝操作狀態(tài)，一般都是工藝過程中比較重要的變量；應(yīng)盡量選擇那些能直接反映生產(chǎn)過程的產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，以及安全運(yùn)行的直接參數(shù)作為被控變量。當(dāng)無法獲得直接參數(shù)信號(hào)，或其測(cè)量信號(hào)微弱(或滯后很大)時(shí)，可選擇一個(gè)與直接參數(shù)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系、且對(duì)直接參數(shù)的變化有足夠靈敏度的間接參數(shù)作為被控變量；選擇被控變量時(shí)，必須考慮工藝合理性和國內(nèi)外儀表產(chǎn)品的現(xiàn)狀。操作變量的選擇原則操縱變量的選取應(yīng)遵循下列原則：所選的操縱變量必須是可控(即工藝上允許調(diào)節(jié)的變量)，而且在控制過程中該變量變化的極限范圍也是生產(chǎn)允許的；操縱變量應(yīng)該是系統(tǒng)中被控過程的所有輸入變量中對(duì)被控變量影響最大的一個(gè)，控制通道的放大系數(shù)要適當(dāng)大一些，時(shí)間常數(shù)適當(dāng)小些，純遲延時(shí)間應(yīng)盡量??；所選的操

縱變量應(yīng)盡量使擾動(dòng)作用點(diǎn)遠(yuǎn)離被控變量而靠近調(diào)節(jié)閥。為使其他擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響減小，應(yīng)使擾動(dòng)通道的放大系數(shù)盡可能小，時(shí)間常數(shù)盡可能大；⑶在選擇操縱變量時(shí)，還需考慮到工藝的合理性與生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。8、試分析比例、積分、微分控制規(guī)律各自的特點(diǎn)，積分和微分為什么不單獨(dú)使用？解答：1)比例控制及時(shí)、反應(yīng)靈敏，偏差越大，控制力越強(qiáng)；但結(jié)果存在余差。2)積分控制可以達(dá)到無余差；但動(dòng)作緩慢，控制不及時(shí)，不單獨(dú)使用。3)微分控制能起到超前調(diào)節(jié)作用；但輸入偏差不變時(shí)，控制作用消失，不單獨(dú)使用。比例、積分、微分三種控制方式各有其獨(dú)特的作用。比例控制是基本的控制方式，自始至終起著與偏差相對(duì)應(yīng)的控制作用，但存在余差；添加積分控制后，可以消除純比例控制無法消除的余差；添加微分控制，可以在系統(tǒng)受到快速變化干擾的瞬間，及時(shí)加以抑制，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。5-9對(duì)圖5-40所示的液位過程，輸入量為。，流出量為。、Q，液位。為被1 2 3控參數(shù)，水箱截面為A,并設(shè)A、R為線性液阻。2 3(1)列寫液位過程的微分方程組；(2)畫出液位過程的框圖;(3)求出傳遞函數(shù)H(s”QJs),并寫出放大倍數(shù)K和時(shí)間常數(shù)T的表達(dá)式。解答：AQ-AQ-AQ=AdAh

dtAQ-AQ-AQ=AdAh

dt3(2)框圖如圖：(3)H(s) RR = 2-^ Q(s)ARRs+R+R1 23 2 3i/r3H(3)■本小超B分了女TFBWi示的踴始工國逆喜燒成帶*度控制察fit*置氏希，擅越裱芹攵寇.槽科就批為線姒變俄.瓜分機(jī)⑴赤曲是???I&生肥的控次系維?.出我方律用.⑵福定耨/網(wǎng)的弋開小二Ki光酢明府小性［#:/砂是一個(gè)審搓控&j系拄，其方出圖為:一虎干擾M 次干此L克一令一*#■/1~啰一七型曳I-*~1格M%1一*±±n—二電小亡淳1? 1珊領(lǐng)」堂/卜 ' -掰B3卜 Q「他VE氣源曰即故悻央A'刃源時(shí),為俄?E硒心，應(yīng)使用門處于XNJ位.匯，故調(diào)一閥鼐用氣開式、＞閥的氣開.氣關(guān)形式執(zhí)行翡（氣動(dòng)薄膜控制閥）的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組合起來可以實(shí)現(xiàn)氣開和氣關(guān)兩種作用方式口由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正、反兩種作用方式,調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（控制閥體）也有正裝.反裝兩種結(jié)構(gòu)類型，因此就有四種組合方式組成氣開或氣關(guān)型式，如圖所示.的機(jī)構(gòu)斗正人正.反斗反網(wǎng)血構(gòu):￡正二卜二人二%?口）氣來tbip開 升￡燈/提國氣動(dòng)控制弱氣開、氣關(guān)組合方式圖氣開控制閥和氣關(guān)控制閥中的“氣”是指輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)，而不是用于驅(qū)動(dòng)控制閥的壓縮空氣源。氣開控制閥是指當(dāng)輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)增加時(shí)，流過控制閥的流量增加（開度增大）。在無壓力信號(hào)（失氣）時(shí)氣開控制閥處于全關(guān)狀態(tài)。氣關(guān)控制閥則是指當(dāng)輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)增加時(shí)，流過控制閥的流量減小（開度減小）。在無壓力信號(hào)（失氣）時(shí)氣關(guān)控制閥則處于全開狀態(tài)。1.中小型鍋爐的汽包液位控制系統(tǒng)：給水控制閥應(yīng)選用（）式。氣關(guān)安裝在燃料管線上的控制閥則大多選用（）式。氣開2.防止不合格產(chǎn)品的蒸出，精餾塔的回流控制閥選擇（）閥。氣關(guān)控制精餾塔進(jìn)料的控制閥就常采用（）式。氣開精餾塔塔釜加熱蒸汽控制閥一般選（）式。氣開控制閥選擇（）式氣開微分調(diào)節(jié)的特點(diǎn)P和I是根據(jù)已經(jīng)形成的被調(diào)參數(shù)與給定值之偏差而動(dòng)作（即偏差的方向和大小進(jìn)行調(diào)節(jié)）。微分調(diào)節(jié)是根據(jù)偏差信號(hào)的微分,即偏差變化的速度而動(dòng)作的。只要偏差一露頭,調(diào)節(jié)器就立即動(dòng)作，以求更好的調(diào)節(jié)效果（超前控制作用）偏差沒有變化,微分調(diào)節(jié)不起作用。?微分調(diào)節(jié)主要用于克服調(diào)節(jié)對(duì)象有較大的傳遞滯后和容量滯后。定值控制系統(tǒng)中比例積分微分控制的作用及影響作用效果因素一除差一響應(yīng)速度超調(diào)量穩(wěn)定性比例控制比例增益?zhèn)€心個(gè)十積分控制積5泗同。無個(gè)比例積分控制無pr>pPI>PP[<PTi不變,Kc、1k比例微分控制有PD>PPIXPPD>PKt不變，TdA個(gè)1比例積分微分控制無課本132頁5-6題（有一道同類型的計(jì)算題）課本133頁~135頁圖6-2~6-5主、副調(diào)節(jié)器正反作用方式的確定串級(jí)控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行，主、副回路都必須構(gòu)成負(fù)反饋，因而必須正確選擇主、副控制器的正、反作用方式。在假定副測(cè)量變送裝置的增益為正的情況下，副控制器正反作用選擇的判別式為（副控制器±）X（調(diào)節(jié)閥±）X（副對(duì)象土）=（+）其中，調(diào)節(jié)閥的“土”取決