過程控制期末復習

1、過程控制系統(tǒng)的六大被控變量（參數）：溫度、壓力、流量、液位（物位）、成分和物性。2、工業(yè)生產對過程控制的要求：安全性、穩(wěn)定性和經濟性。3、過程控制系統(tǒng)一般由被控過程（或稱被控對象）、測量變送裝置、控制器（或稱調節(jié)器）和執(zhí)行器等環(huán)節(jié)組成。被控對象是指被控制的生產設備或裝置。常見的被控對象有加熱爐、鍋爐、分餾塔、干燥爐、壓縮機等生產設備，或儲存物料的槽、罐以及傳送物料的管段等。被控變量：需要進行自動控制的參數。測量變送裝置測量變送裝置一般由測量元件和變送器組成。被控變量是對象的輸出變量，其一般為非電量物理量。傳感器：檢測被控變量（非電量），將其變成相應電信號變送器：將此信號轉換為標準電信號標準電信號：一種是0?10mA直流電流信號一種是4?20mA直流電流信號或1?5V的直流電壓信號如果是氣動儀表，則應轉換為1.96x104?9.8x104Pa的壓力信號控制器控制器（調節(jié)器），將被控變量的測量值與設定值進行比較得到偏差信號，并按某種預定的控制規(guī)律進行運算，給出控制信號去操縱執(zhí)行器。執(zhí)行器執(zhí)行器分電動執(zhí)行器與氣動執(zhí)行器兩大類，應用較多的是氣動薄膜控制閥。執(zhí)行器接收控制器送來的控制信號，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)按設定值的形式不同：定值過程控制系統(tǒng)、隨動（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)被控變量的設定值保持某一定值（或在某一很小范圍內不變）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：化工生產中大都采用定值控制系統(tǒng)。經熱電偶測量并與設定值比較后，其偏差經過放大器放大，控制電動機的轉向，然后經過傳動裝置，移動變壓器的活動觸點位置，結果使偏差減小，直到溫度達到給定值為止。隨動控制系統(tǒng)設定值無規(guī)律變化，且事先不知道，要使被控變量準確且及時地跟隨設定值的變化而變化。例如化工生產中的比值系統(tǒng)，甲流體的流量與乙流體的流量保持一定的比值；當乙流體流量變化時，甲流體的流量能夠快速而準確的隨之變化。再如雷達跟蹤系統(tǒng)，天線接收系統(tǒng)。各類測量儀表中的變送器可以看作一個隨動控制系統(tǒng)，它的輸出指示值應該迅速并正確地隨著被測量輸入值而變化。程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)被控變量的設定值是按預定的時間程序變化的。這類系統(tǒng)在間歇生產過程中應用較普遍。計算機技術的應用為程序控制提供了良好的技術條件。如程序控制機床、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)定程度的動態(tài)指標。一糕證累性星暮的甄定科慢.一般/—成就為6、超調量：最大動態(tài)偏差占被控變量穩(wěn)態(tài)變化幅度的百分數。7、自平衡非振蕩過程：自衡：在原平衡狀態(tài)出現干擾時，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：階躍輸入信號作用下，輸出響應曲線能沒有振蕩地從一個穩(wěn)態(tài)趨向于另一個穩(wěn)態(tài).被控變量的選擇原則從多個變量中選擇一個變量作為被控變量應遵循下列原則：被控變量應能代表一定的工藝操作指標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；應盡量選擇那些能直接反映生產過程的產品產量和質量，以及安全運行的直接參數作為被控變量。當無法獲得直接參數信號，或其測量信號微弱(或滯后很大)時，可選擇一個與直接參數有單值對應關系、且對直接參數的變化有足夠靈敏度的間接參數作為被控變量；選擇被控變量時，必須考慮工藝合理性和國內外儀表產品的現狀。操作變量的選擇原則操縱變量的選取應遵循下列原則：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允許的；操縱變量應該是系統(tǒng)中被控過程的所有輸入變量中對被控變量影響最大的一個，控制通道的放大系數要適當大一些，時間常數適當小些，純遲延時間應盡量?。凰x的操

縱變量應盡量使擾動作用點遠離被控變量而靠近調節(jié)閥。為使其他擾動對被控變量的影響減小，應使擾動通道的放大系數盡可能小，時間常數盡可能大；⑶在選擇操縱變量時，還需考慮到工藝的合理性與生產的經濟性。8、試分析比例、積分、微分控制規(guī)律各自的特點，積分和微分為什么不單獨使用？解答：1)比例控制及時、反應靈敏，偏差越大，控制力越強；但結果存在余差。2)積分控制可以達到無余差；但動作緩慢，控制不及時，不單獨使用。3)微分控制能起到超前調節(jié)作用；但輸入偏差不變時，控制作用消失，不單獨使用。比例、積分、微分三種控制方式各有其獨特的作用。比例控制是基本的控制方式，自始至終起著與偏差相對應的控制作用，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，及時加以抑制，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。5-9對圖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，水箱截面為A,并設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H(s”QJs),并寫出放大倍數K和時間常數T的表達式。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⑴赤曲是???I&生肥的控次系維?.出我方律用.⑵福定耨/網的弋開小二Ki光酢明府小性［#:/砂是一個審搓控&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」堂/卜 ' -掰B3卜 Q「他VE氣源曰即故悻央A'刃源時,為俄?E硒心，應使用門處于XNJ位.匯，故調一閥鼐用氣開式、＞閥的氣開.氣關形式執(zhí)行翡（氣動薄膜控制閥）的執(zhí)行機構和調節(jié)機構組合起來可以實現氣開和氣關兩種作用方式口由于執(zhí)行機構有正、反兩種作用方式,調節(jié)機構（控制閥體）也有正裝.反裝兩種結構類型，因此就有四種組合方式組成氣開或氣關型式，如圖所示.的機構斗正人正.反斗反網血構:￡正二卜二人二%?口）氣來tbip開 升￡燈/提國氣動控制弱氣開、氣關組合方式圖氣開控制閥和氣關控制閥中的“氣”是指輸入到執(zhí)行機構的信號，而不是用于驅動控制閥的壓縮空氣源。氣開控制閥是指當輸入到執(zhí)行機構的信號增加時，流過控制閥的流量增加（開度增大）。在無壓力信號（失氣）時氣開控制閥處于全關狀態(tài)。氣關控制閥則是指當輸入到執(zhí)行機構的信號增加時，流過控制閥的流量減小（開度減?。Ｔ跓o壓力信號（失氣）時氣關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)：給水控制閥應選用（）式。氣關安裝在燃料管線上的控制閥則大多選用（）式。氣開2.防止不合格產品的蒸出，精餾塔的回流控制閥選擇（）閥。氣關控制精餾塔進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（）式氣開微分調節(jié)的特點P和I是根據已經形成的被調參數與給定值之偏差而動作（即偏差的方向和大小進行調節(jié)）。微分調節(jié)是根據偏差信號的微分,即偏差變化的速度而動作的。只要偏差一露頭,調節(jié)器就立即動作，以求更好的調節(jié)效果（超前控制作用）偏差沒有變化,微分調節(jié)不起作用。?微分調節(jié)主要用于克服調節(jié)對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速度超調量穩(wěn)定性比例控制比例增益?zhèn)€心個十積分控制積5泗同。無個比例積分控制無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（有一道同類型的計算題）課本133頁~135頁圖6-2~6-5主、副調節(jié)器正反作用方式的確定串級控制系統(tǒng)要實現正常運行，主、副回路都必須構成負反饋，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（調節(jié)閥±）X（副對象土）=（+）其中，調節(jié)閥的“土”取決