過程控制工程課程綜述

Hefei過程控制工程課程綜述姓名學(xué)號(hào)班級(jí)授課老師完成日期過程控制工程課程綜述摘要：過程控制通常是指石油、化工、電力、冶金、輕工、紡織、建材、原子能等工業(yè)部門生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。自從進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展很快，并獲得了驚人的成就，已成為國家高科技的重要分支。過程控制是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)與傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、微電子技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表、軟件技術(shù)以及自控理論的高速發(fā)展，過程控制的技術(shù)水平大大提高，過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用突飛猛進(jìn)。關(guān)鍵詞：過程控制、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程、系統(tǒng)。一、課本內(nèi)容介紹1．1課程內(nèi)容整體概述本書系統(tǒng)地論述了（1）過程控制系統(tǒng)的要求、組成、性能指標(biāo)和發(fā)展；（2）被控工業(yè)過程的數(shù)學(xué)模型及其獲取方法，包括對(duì)象數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)特性的基本描述形式及獲取方法。執(zhí)行器的種類、選型和計(jì)算；（3）簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的基本概念、分析和設(shè)計(jì)，包括被控變量與控制變量的選擇，控制器和測(cè)量變送器的選型，控制器參數(shù)整定的常用方法與控制系統(tǒng)投入運(yùn)行；（4）串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理和方案設(shè)計(jì)，包括主、副被控變量和操作變量的選擇、主回路和副回路的設(shè)計(jì)及主回路和副控制器的選擇，常用的串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定方法；（5）補(bǔ)償控制系統(tǒng)的原理和前饋控制的幾種結(jié)構(gòu)形式，包括靜態(tài)、動(dòng)態(tài)前饋控制、復(fù)合前饋控制，各種前饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，前饋補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，常用的工程整定方法；以及大遲延生產(chǎn)過程的概念，常規(guī)儀表控制方案的實(shí)現(xiàn)，補(bǔ)償控制方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；（6）比值控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng)、分程控制系統(tǒng)、選擇性控制系統(tǒng)的基本概念，系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)和參數(shù)整定；（7）解耦控制系統(tǒng)，包括多變量系統(tǒng)的分析（相對(duì)增益的概念與計(jì)算、耦合系統(tǒng)中的變量匹配）、控制器參數(shù)整定和常用的解耦控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法等。1．2章節(jié)知識(shí)點(diǎn)概述第一章——緒論：主要介紹過程控制的發(fā)展?fàn)顩r，過程控制的特點(diǎn)，過程控制系統(tǒng)的組成及分類，“過程控制工程”課程的性質(zhì)和任務(wù)。

第二章——過程建模和過程檢測(cè)控制儀表：主要介紹過程建模的方法（機(jī)理分析法、試驗(yàn)法），過程變量檢測(cè)及變送，過程控制儀表，其他數(shù)字式過程控制裝置。

第三章——簡(jiǎn)單過程控制系統(tǒng)—單回路控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)：主要介紹過程控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)概述，控制方案設(shè)計(jì)，檢測(cè)、變送器選擇，執(zhí)行器（調(diào)節(jié)器）選擇，控制器（調(diào)節(jié)器）選擇，過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，過程控制系統(tǒng)的投運(yùn)和控制器參數(shù)整定，單回路控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)實(shí)例。

第四章——復(fù)雜過程控制系統(tǒng)：主要介紹串級(jí)控制，前饋控制，大滯后補(bǔ)償控制，比值控制，分程與選擇性控制，多變量解耦控制，模糊控制，預(yù)測(cè)控制等。二、過程控制系統(tǒng)的介紹過程控制系統(tǒng)通常是指工業(yè)生產(chǎn)過程中自動(dòng)控制系統(tǒng)的被控量是溫度、壓力、流量、液位、成分、粘度、濕度和PH等這樣一些過程變量的系統(tǒng)。過程控制系統(tǒng)以表征生產(chǎn)過程的參量為被控制量使之接近給定值或保持在給定范圍內(nèi)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。這里“過程”是指在生產(chǎn)裝置或設(shè)備中進(jìn)行的物質(zhì)和能量的相互作用和轉(zhuǎn)換過程。表征過程的主要參量有溫度、壓力、流量、液位、成分、濃度等。通過對(duì)過程參量的控制，可使生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的產(chǎn)量增加、質(zhì)量提高和能耗減少。一般的過程控制系統(tǒng)通常采用反饋控制的形式，這是過程控制的主要方式。2．1過程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化中，過程控制技術(shù)正在為實(shí)現(xiàn)各種最優(yōu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約能源、改善勞動(dòng)條件、保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等方面起著越來越巨大的作用。過程控制的特點(diǎn)是與其他自動(dòng)化控制系統(tǒng)相比較而言的，大致可歸納如下：1.連續(xù)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制；2.過程控制系統(tǒng)由過程檢測(cè)、控制儀表組成；3.被控過程是多種多樣的、非電量的；4.過程控制的控制過程多屬慢過程，而且多半為參量控制；5.過程控制方案十分豐富；6.定值控制是過程控制的一種常用形式。過程控制系統(tǒng)的一般構(gòu)成：F(t)G(t)U(t)eT0調(diào)節(jié)器執(zhí)行器被控對(duì)象測(cè)量變送F(t)G(t)U(t)eT0調(diào)節(jié)器執(zhí)行器被控對(duì)象測(cè)量變送YY(t)2．2過程控制系統(tǒng)的組成及分類過程控制系統(tǒng)的分類方法很多，若按被控參數(shù)的名稱來分，有溫度、壓力、流量、液位、pH等控制系統(tǒng)；按控制系統(tǒng)完成的功能來分，有比值、均勻、分程和選擇性控制系統(tǒng)；按調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律來分，有比例、比例積分、比例微分、比例積分微分控制系統(tǒng)；按被控量的多少來分，有單變量和多變量控制系統(tǒng)；按采用常規(guī)儀表和計(jì)算機(jī)來分，有儀表過程控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)等。過程控制系統(tǒng)的分類：1.按過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來分：反饋控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、前饋-反饋控制系統(tǒng)；2.按給定信號(hào)的特點(diǎn)來分：定值控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)；3.按被控參數(shù)的名稱分：溫度、壓力、流量、液位、成分、pH等控制系統(tǒng)；4.按控制系統(tǒng)完成的功能來分：比值、均勻、分程和選擇性控制系統(tǒng)；5.按調(diào)解器控制規(guī)律分：比例、比例積分、比例微分、比例積分微分控制系統(tǒng)；6.按被控量多少分：?jiǎn)巫兞靠刂葡到y(tǒng)、多變量控制系統(tǒng)等。三、過程控制工程的發(fā)展前景隨著人們物質(zhì)生活水平的提高以及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，產(chǎn)品的質(zhì)量和功能也向更高的檔次發(fā)展，制造產(chǎn)品的工藝過程變得越來越復(fù)雜，為滿足優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗，以及安全生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境等要求，作為工業(yè)自動(dòng)化重要分支的過程控制的任務(wù)也愈來愈繁重。20世紀(jì)50年代，過程控制主要用于使生產(chǎn)過程中的一些參量保持不變，從而保證產(chǎn)量和質(zhì)量穩(wěn)定。60年代，隨著各種組合儀表和巡回檢測(cè)裝置的出現(xiàn)，過程控制已開始過渡到集中監(jiān)視、操作和控制。70年代，出現(xiàn)了過程控制最優(yōu)化與管理調(diào)度自動(dòng)化相結(jié)合的多級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。80年代，過程控制系統(tǒng)開始與過程信息系統(tǒng)相結(jié)合，具有更多的功能。

現(xiàn)在過程控制正朝高級(jí)階段發(fā)展，不論是從過程控制的歷史和現(xiàn)狀看，還是從過程控制發(fā)展的必要性、可能性來看，過程控制是朝綜合化、智能化方向發(fā)展，即計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)：以智能控制理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)為主要手段，對(duì)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)、計(jì)劃、調(diào)度、管理和控制全面綜合，實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)庫到產(chǎn)品出廠的自動(dòng)化、整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)信息管理的最優(yōu)化。隨著現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的不斷發(fā)展．過程控制工程已被賦予了新的內(nèi)涵，概括地講，過程控制工程是一個(gè)為滿足大中型工業(yè)生產(chǎn)和日益復(fù)雜的過程控制要求，從綜合自動(dòng)化的角度出發(fā)，按功能分散、集中管理的原則構(gòu)思，具有高度可靠性指標(biāo)，以計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)為核心的，與數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、CRT顯示、人機(jī)接口技術(shù)、輸入輸出接口技術(shù)等相結(jié)合的，用于生產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)采集和各種過程控制的處于新技術(shù)前沿的新型過程控制工程。四、總結(jié)在學(xué)習(xí)的過程中,我逐漸了解了過程控制系統(tǒng)用途范圍很廣。通過本課程的學(xué)習(xí)，總體給我的感覺就是，過程控制是控制理論、生產(chǎn)工藝、計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器儀表知識(shí)等相結(jié)合的一門綜合性應(yīng)用學(xué)科，需要前期課程的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)和其他學(xué)科的知識(shí)。通過聯(lián)系實(shí)際,讓我對(duì)過程控制有了更加深的認(rèn)識(shí)!在進(jìn)行理論教學(xué)過程中，王老師主張以學(xué)生為主體，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，努力讓我們掌握和理解知識(shí),讓學(xué)生積極參與到教學(xué)過程中不僅可以進(jìn)一步增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)還可以使課堂教學(xué)更生動(dòng)、更形象、更充實(shí)，使學(xué)生能透徹理解教學(xué)內(nèi)容，提高了學(xué)習(xí)效率！參考文獻(xiàn):[1]邵裕森、戴先中.過程控制工程.機(jī)械工業(yè)出版社，第二版[2]邵裕森．過程控制及儀表