比例控制对控制质量有什么影响
自动化仪表与过程控制练习题及参考答案
一、填空题1、过程控制系统一般由 控制器 、 执行器 、 被控过程 和测量变送等环节组成。
2、仪表的精度等级又称 准确度级 ，通常用 引用误差 作为判断仪表精度等级的尺度。
3、过程控制系统动态质量指标主要有 衰减比n 、 超调量σ 和过渡过程时间s t ；静态质量指标有 稳态误差e ss 。
4、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，一般用 约定真值 或 相对真值 来代替。
5、根据使用的能源不同，调节阀可分为 气动调节阀 、 电动调节阀 和 液动调节阀 三大类。
6、过程数学模型的求取方法一般有 机理建模 、 试验建模 和混合建模。
7、积分作用的优点是可消除 稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统 稳定性 下降。
8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为 单闭环比值控制 、 双闭环比值控制 和 变比值控制 三种。
9、Smith 预估补偿原理是预先估计出被控过程的 数学模型 ，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的 纯滞后 进展补偿。
10、随着控制通道的增益K 0的增加，控制作用 增强 ，克制干扰的能力 最大 ， 系统的余差 减小 ，最大偏差 减小 。
11、从理论上讲，干扰通道存在纯滞后， 不影响 系统的控制质量。
12、建立过程对象模型的方法有 机理建模 和 系统辨识及参数估计 。
13、控制系统对检测变送环节的根本要求是 准确 、 迅速 和 可靠 。
14、控制阀的选择包括 构造材质的选择、 口径的选择 、 流量特性的选择 和 正反作用的选择。
15、防积分饱和的措施有 对控制器的输出限幅 、限制控制器积分局部的输出和 积分切除法。
16、如果对象扰动通道增益f K 增加，扰动作用 增强 ，系统的余差 增大 ，最大偏差 增大 。
17、在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是 通过旁路控制 。
二、名词解释题1、衰减比答：衰减比n 定义为：衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。
为保证系统足够的稳定程度，一般取衰减比为4:1～10:1。
pid处理措施
pid处理措施
PID处理措施主要指的是在控制系统中，针对PID（比例-积分-微分）控制器参数的调整与优化措施。
PID控制器是工业控制应用中最基本且广泛使用的控制器类型，其作用是对系统的输出信号进行实时调节，以达到对系统被控变量精确跟踪设定值的目的。
1.比例（P）控制：增加比例增益KP可以加快系统的响应速度，但过大会导致系统振荡或不稳定；减小KP则会使系统响应变慢，但能提高稳定性。
2.积分（I）控制：积分作用主要是消除稳态误差，但过大的积分时间常数TI会导致积分饱和，系统响应变慢；减小TI虽能加快消除稳态误差的速度，但也可能引入超调和振荡。
3.微分（D）控制：微分作用有助于提前预测并抑制被控量的变化趋势，从而改善系统的动态性能，减少超调。
增大微分时间常数TD会增强系统的阻尼效果，但过大会使系统对噪声敏感；反之，减小TD可降低系统的灵敏度，使其更稳定。
因此，在实际应用中，PID处理措施主要包括以下几点：
-根据系统特性及控制要求，合理选择和整定PID参数；
-采用自动整定算法或者经验法进行参数整定；
-可根据需要采取PI、PD或者其它复合控制策略；
-在复杂工况下，可能还需要考虑抗积分饱和、抗微分干扰等措施；
-对于非线性、时变、大滞后等特殊系统，可能需要采用更为复杂的控制策略，如模糊PID、自适应PID等。
(完整版)过程控制与集散系统课后习题答案
rt1y 3y )(∞y st y0图1.3 过程控制系统阶跃响应曲线1-1过程控制系统中有哪些类型的被控量温度、压力、流量、液位、物位、物性、成分1-2过控系统有哪些基本单元构成，与运动控制系统有无区别被控过程或对象、用于生产过程参数检测的检测仪表和变送仪表、控制器、执行机构、报警保护盒连锁等其他部件过程控制，是一种大系统控制，控制对象比较多，可以想象为过程控制是对一条生产线的控制，运动控制是生产线内某个部件的具体控制。
1-4衰减比和衰减率衰减比等于两个相邻同向波峰值之比。
衡量振荡过程衰减程度的指标。
衰减率是经过一个周期以后，波动幅度衰减的百分数。
衡量振荡过程衰减程度的另一种指标。
一般希望过程控制系统的衰减比η=4:1～10:1,相当于衰减率Ψ=0.75到0.9。
若衰减率Ψ =0.75,大约振荡两个波系统进入稳态。
1-5最大动态偏差和超调量有何异同最大动态偏差是指在阶跃响应中，被控参数偏离其最终稳态值的最大偏差量，表现在过渡 过程开始的第一个波峰（y1）。
最大动态偏差是衡量过程控制系统动态准确性的指标。
超调量为最大动态偏差占被控量稳态值的百分比。
余差是指过渡过程结束后，被控量新的稳态值与设定值的差值。
余差是过程控制系统稳态准确性的衡量指标。
调节时间ts 是从过渡过程开始到结束的时间。
理论上应该为无限长。
一般认为当被控量进入其稳态值的5%范围内所需时间 就是调节时间.调节时间是过程控制系统快速性的指标。
振荡频率β是振荡周期的倒数。
在同样的振荡频率下，衰减比越大则调节时间越短； 频率越高，调节时间越短。
振荡频率在一定程度上也可作为衡量过程控 制系统快速性的指标。
过程控制的目标 安全性 稳定性 经济性过程工业的特点 强调实时性和整体性/全局优化的重要性/安全性要求过程控制系统的特点 / 被控过程的多样性 / 控制方案的多样性/被控过程属慢过程、多参数控制/定值控制/过程控制多种分类方法 过程控制系统的性能指标/稳定性、准确性/快速性2-1什么是对象的动态特性，为什么要研究它研究对象特性通常以某种形式的扰动输入对象，引起对象输出发生相应的变化，这种变化在时域或者频域上用微分方程或者传递函数进行描述，称为对象的动态特性。
PID参数对控制质量的影响
PID参数对控制质量的影响PID控制是一种广泛应用于自动控制领域的控制方法，其通过对系统反馈信号进行比例调整、积分调整和微分调整，以达到对控制目标的精确控制。
PID参数则是指控制器中的比例常数Kp、积分常数Ki和微分常数Kd，它们直接影响着PID控制的质量和性能。
首先，PID参数的选择直接影响着控制系统的稳定性。
比例常数Kp决定了控制器对误差的响应速度，如果Kp取得太大，将会引起系统震荡，反之则会导致系统的响应速度过慢。
因此，适当选择Kp能够使系统在稳定状态下具备良好的响应速度，进而确保控制系统的稳定性。
其次，积分常数Ki决定了控制器对积分误差的响应，即对系统长期存在的偏差进行修正。
当Ki过大时，将导致控制系统出现积分饱和现象，使得系统过渡过程中产生超调和震荡；而当Ki过小时，会导致系统对偏差的修正速度过慢，不能及时消除稳态误差。
因此，合适的Ki设定将使得系统在过渡过程中产生较小的超调，最终达到较小的稳态误差。
最后，微分常数Kd决定了控制系统的抗干扰能力和响应速度。
引入微分项可以减小系统过渡过程中的超调，并提高系统对外部干扰的抑制能力。
当Kd过大时，会增加系统的灵敏度，对噪声和高频干扰非常敏感，可能导致系统不稳定；而当Kd过小时，系统对干扰的响应速度较慢，降低了系统的抗干扰能力。
因此，适当选择Kd能够提高系统的鲁棒性和控制性能。
除了以上的影响外，PID参数还与控制系统的动态特性相关。
比例控制对于快速响应系统非常适用，而积分控制可以消除系统的稳态误差。
微分控制则可以提高系统的超调量和抗干扰能力。
通过合理选择PID参数，可以在不同的应用场景中获得较好的控制效果。
此外，PID参数的选择也需要考虑实际工程应用中的具体要求。
例如，对于快速响应系统，重视比例控制往往能够获得更好的性能；而对于需要消除稳态误差的系统，需要更关注积分控制的作用。
在实际调试中，常常通过试错法或者自动调整算法来自动确定适合的PID参数，以获得最佳控制效果。
机械电子原理思考题
机械电⼦原理思考题1. 机械电⼦系统是由哪⼏部分组成的，怎样理解它们之间的“有机”结合？机械电⼦系统由机械、电⼦、控制、信息、计算机技术⼏部分组成。
过去，机械和电⼦⼀体化是通过相互没有直接联系的“块和块”之间的结合来完成的；现在对机械电⼦系统的看法是：除了“块与块”之间的动⼒（肌⾁）联系之外，还有信息（神经）之间的相互联系，并由具有数值运算和逻辑推理能⼒的计算机来对机械电⼦系统的所有信息进⾏智能处理。
2.为什么把计算机称为电脑，它能实现哪些⼈类的智⼒活动？电⼦计算机，它现在也被俗称为“电脑”，是⼀种最现代的计算⼯具，具有存储、记忆能⼒、逻辑判断能⼒、运算能⼒以及⾃动执⾏程序能⼒，能实现数值运算和逻辑推理的功能。
3.机械电⼦⼯程有哪些应⽤领域，在这些领域中采⽤机械电⼦⼯程⽅法有什么优点？制造业、柔性制造系统、⽤于⽣产控制的分层通信系统。
采⽤机械电⼦⽅法设计的主要优点是：制造系统的结构易于改变，且产品的质量可以顺利地上档次。
4.设计机械电⼦系统时主要涉及到哪些技术领域？驱动与执⾏装置；传感器及仪器仪表系统；嵌⼊式微处理系统；⼯程设计与优化⽅法。
5.简要叙述机械电⼦⼯程的设计⽅法。
⽤机械电⼦⽅法进⾏⼯程设计的核⼼是将电⼦技术和计算机技术与机械系统有机地结合起来。
6.设计者需要具备的知识和能⼒。
具有多⾃由度的质量弹簧阻尼系统的数学建模，以数学⽅法来完成系统的表达和编程；传感器的选择和应⽤；仪器使⽤，包括数据采集及测试；电液及电器控制系统的设计和应⽤；微处理器的使⽤；系统控制算法的建⽴；测试设备及试制品的⼀般性机械设计；有关电路的设计、安装和调试。
1.机械电⼦系统中的执⾏机构和驱动器的作⽤是什么？主要都有哪些性能指标？在机械电⼦系统中，驱动器和执⾏器所起到的作⽤主要是机械运动或动⼒转换。
驱动器的作⽤是将各种类型的能源转化为机械能。
执⾏机构的作⽤是将这种机械能变换为合适的运动形式，从⽽实现机械做功，完成运动的传递、物质或能量的转移。
PID控制习题
越强
减弱
增强
Process Control System & Instrumentation
由于微分调节规律有超前作用，因此 调节器加入微分作用主要是用来（）:
A. 克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞 后τc和纯滞后τ0. B. 克服调节对象的纯滞后τ0. C. 克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞 后τc.
Process Control System & Instrumentation
比例、积分、微分、控制分别用什么量表示其控制 作用的强弱？并分别说明它们对控制质量的影响。 ①比例——比例度是反映比例控制器的比例控制作 用强弱的参数。比例度越大，表示比例控制作用越 弱。减少比例度，系统的余差越小，最大偏差也越 短，系统的稳定程度降低；其过渡过程逐渐以衰减 振荡走向临界振荡直至发散振荡。 ②积分控制——积分时间TI表示积分控制作用强弱 的参数，积分时间越小，表示积分控制作用越强。 积分时间TI的减少，会使系统的稳定性下降，动态 性能变差，但能加快消除余差的速度，提高系统的 静态准确度，最大偏差减小。
Process Control System & Instrumentation
对PID调节器而言，当积分时间 TI ， TD 0 时，调节器呈 微分时间 调节特 性。 积分作用的优点是可消除 ，但引入积 分作用会使系统 下降。 在PID调节器中，调节器的Kc越大，表示 比例作用（ ），Ti值越大，表示积分作用 （ ），Td值越大表示微分作用（ ）。 比例（P） 稳态误差(余差) 稳定性
Process Control System & Instrumentation
过程控制与自动化仪表(第3版) 第5章 思考题与习题
第5章 思考题与习题1．基本练习题（1）过程控制系统方案设计的主要内容有哪些？一般应怎样选择被控参数？答：1）主要内容有:熟悉控制系统的技术要求和性能指标；建立控制系统的数学模型；确定控制方案；根据系统的动态和静态特性进行分析与综合；系统仿真与实验研究；工程设计；工程安装；控制器参数整定。
2）被控参数的选择：对于具体的生产过程，应尽可能选取对产品质量和产量、安全生产、经济运行以及环境保护等具有决定性作用的、可直接进行测量的工艺参数作为被控参数。
当难以用直接参数作为被控参数时，应选取直接参数有单值函数关系的所谓间接参数作为被控参数。
当采用间接参数时，该参数对产品质量应该具有足够高的控制灵敏度，否则难以保证对产品质量的控制效果。
被控参数的选择还应考虑工艺上的合理性和所用测量仪表的性能、价格、售后服务等因素。
（2）控制通道0/T τ的大小是怎样反映控制难易程度的？举例说明控制参数的选择方法？答：1）一般认为，当/0.3o T τ≤时，系统比较容易控制；而当/0.5o T τ>时，则较难控制，需要采取特殊措施，如当τ难以减小时，可设法增加o T 以减小/oT τ的比值，否则很难收到良好的控制效果。
2）控制参数的选择方法：选择结果应使控制通道的静态增益o K 尽可能大，时间常数o T 选择适当。
控制通道的纯时延时间o τ应尽可能小，o τ与o T 的比值一般应小于03。
干扰通道的静态增益f K 应尽可能小；时间常数f T 应尽可能大，其个数尽可能多；扰动进入系统的位置应尽可能远离被控参数而靠近调节阀（执行器）。
当广义被控过程（包括被控过程、调节阀和测量变送环节）由几个一阶惯性环节串联而成时，应尽量设法使几个时间常数中的最大与最小的比值尽可能大，以便尽可能提高系统的可控性。
在确定控制参数时，还应考虑工艺操作的合理性、可行性与经济性等因素。
（3）调节器正反作用方式的定义是什么？在方案设计中应怎样确定调节器的正反作用方式？1）定义：当被控过程的输入量增加（或减少）时，过程（即被控对象）的输出量也随之增加（或减少），则称为正作用被控过程；反之称为反作用被控过程。
化工仪表简答题
1 什么是两线制?两线制有什么优点?答两线制是指现场变送器与控制室仪表联系仅用两根导线，这两根线即是电源线，又 是信号线。
与四线制(两根电源线，两根信号线)相比，两线制的优点是：(1)可节省大量电缆线和安装费用；(2)有利于安全防爆。
2 什么是节流现象?标准的节流体有哪几种?应用最广泛的是哪种?答流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。
标准的节流件有三种：标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管。
应用最广泛的是标准孔板。
它已有100多年的历史，至今它是世界上应用最广，最成熟，测量较准确的测量工具。
3 什么是液位测量时的零点迁移问题?怎样进行迁移?其实质是什么?答 在使用差压变送器测量液位时，一般压差p ∆与液位高度H 之间的关系为：p ∆=H g ρ 。
这就是一般的“无迁移”的情况。
当H ＝o 时，作用在正、负压室的压力是相等的。
实际应用中，有时为防止容器内液体和气体进入变送器而造成管线堵塞或腐蚀，并保持负压室的液柱高度恒定，在变送器正、负压室与取压点之间分别装有隔离罐，并充以隔离液。
如图2—1所示。
设被测介质密度为1ρ，隔离液密度为2ρ：(通常21ρρ)，此时正、负压室的压力分别2 2 1 1h为：112102220p h g H g p p h g p ρρρ=++=+正负压室间的压差为：1212102201212()p p p h g H g p h g p H g h h gρρρρρ∆=-=++--=--当H=0时，212()0p h h g ρ∆=--≠，此为“有迁移”情况。
若采用的是DDZ —Ⅲ型差压变送器，其输出范围为4～20mA 的电流信号。
“无迁移”时，H ＝0，p ∆＝0，变送器输出0I ＝4mA ；max max 0,,20H H p p I mA =∆=∆=。
“有迁移”时，H ＝0，max max 0 p<0,<4mA ;H=H ,p<,I =20mA p ∆∆∆0则I 为了使液位的零值与满量程能与变送器输出的上、下限值相对应，即在“有迁移”情况下，使得当H ＝0时，max 0H=0,=4mA ;H=H ,I =20mA 0I 。
化工仪表及自动化答案(第五版终极版)
答：主要由测量与变送器、自动控制器、执行器、被控对象组成。
答：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或者机器叫被控对象。
生产过程中所要保持恒定的变量，在自动控制系统中称为被控变量。
工艺上希翼保持的被控变量即给定值。
具体实现控制作用的变量叫做控制变量。
答：系统的输出变量是被控变量，但是它经过测量元件和变送器后，又返回到系统的输入端，能够使原来的信号减弱的做法叫做负反馈。
负反馈在自动控制系统中的重要意义是当被控变量， y 受到干扰的影响而升高时，惟独负反馈才干使反馈信号升高，经过比较到控制器去的偏差信号将降低，此时控制器将发出信号而使控制阀的开度发生变化，变化的方向为负，从而使被控变量下降回到给定值，这样就达到了控制的目的。
Tsp - 干扰 T控制器执行器反应器x e p qZ温度测量变送被控对象：反应器被控变量：反应温度控制变量：冷却水流量：干扰变量 A、B 的流量、温度。
当被控变量反应温度上升后，反馈信号升高，经过比较使控制器的偏差信号 e 降低。
此时，控制器将发出信号而使控制阀的开度变大，加大冷却水流量，从而使被控变量下降到 S.P。
所以该温度控制系统是一个具有反馈的闭环系统。
当反应器的温度超过给定值时，温度控制器将比较的偏差经过控制运算后，输出控制信号使冷却水阀门开度增大，从而增大冷却水流量，使反应器内的温度降下来。
这样便可以通过控制作用克服干扰作用对被控变量的影响。
系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程，称为系统的过渡过程。
非周期衰减过程、衰减振荡过程、等幅振荡过程、发散振荡过程。
答：自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有最大偏差、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期或者频率。
影响因素有被控对象的额性质，自动化装置的选择和调整。
描述对象特性的参数有放大系数K、时间常数 T、滞后时间г物理意义： K：反应的是对象处于稳定状态下的输出变化量和输入变化量之间的关系。
T：系统在受到阶跃输入作用后输出达到稳定值的 63.2%所需时间系统受到输入作用后，输出保持初始速度变化，达到稳定值所需时间。
概述过程控制系统的组成P2四个基本组成部分被控对象检测与变
概述过程控制系统的组成（P2）四个基本组成部分：被控对象、检测与变送仪表、调节器（控制器）、执行机构。
过程控制系统基本结构图;控制系统系统的性能指标（工程意义是什么，给出阶跃响应，会计算相应的指标值）过程控制系统建模方法什么是对象的数学模型？（表达对象输出与输入关系的数学表达式）过程控制系统建模的基本方法有哪些？其基本原理是什么？要求：掌握机理法的建模步骤，会用机理法对简单对象进行建模。
要求：记住自衡单容对象、双容对象、无自衡单容对象的数学模型及其单位阶跃响应曲线。
时域法测定对象动态特性的数据处理：作图法、两点法（主要针对一阶对象的K、T、τ）过程控制系统的设计1.掌握过程控制系统设计的步骤;2.掌握被控量、控制量的选择原则;3.根据工艺条件，能够设计简单控制系统（选择控制量、被控量、执行机构的气开、气关特性、调节器的正反作用、画控制原理图、方框图）;4.调节阀流量系数P50、流量特性P53、可调比5.根据调节阀的理想流量特性，可以分为哪几种？6.调节阀气开、气关是如何规定的？选择原则是什么？PID调节原理1.比例度的定义。
）2.PID参数对调节过程的影响。
3.调节器的正、反作用是如何规定的？如何确定控制系统中调节器的正、反作用？4.调节器参数的工程整定方法有哪些？了解其整定过程。
1、有一台PI调节器，δ=100%，Ti=1分，若将P改为200%时：（1）调节系统稳定程度提高还是降低？为什么？（2）动差增大还是减小？为什么？（3）静差能不能消除？为什么？（4）调节时间加长还是缩短？为什么？答案：∵ΔU=Kp*e+Kp/Ti∫edt其中：ΔU—输出变化量，e—输入变化量，Kp—比例常数，Kp=1/δ ;当δ从100%变为200%、Ti不变时，偏差e不变，输出信号ΔU变小。
所以：（1）稳定程度提高（因为δ增大后，ΔU变小，不易振荡）。
（2）动差增大（由于ΔU变小后，调节幅度小即调节作用弱，造成动差增大）。
专升本模拟题答案-化学工程与工艺完仪工艺完仪表及自动6
化工仪表及自动化1一．判断并改错，在题上改即可（对）1．在自动控制系统方快图中，控制阀的输出信号q在任何情况下都是指向被控对象的，且任何一个简单的自动控制系统都是一个闭环系统。
（对）2．控制系统的过渡过程是衡量系统品质的依据。
由于在大多数情况下，都是希望得到衰减震荡过程，所以取衰减震荡过程的过渡过程形式来讨论控制过程的品质指标。
（错）3．变差是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表（一定）（全部）测量范围内进行正反行程测量时，被测量值正行和反行所得到的两条特性曲线之间的最大偏差。
（对）4．时间常数T可以理解为：当对象受到阶跃输入作用后，被控变量按初始的变化速度达到新的稳态值的63.2%所需的时间。
（对）5．操纵变量的选择一般是在诸多影响被控变量的输入中选择一个对被控变量影响显著而且可控性良好的，作为操纵变量。
（对）6．对于数字式仪表，分辨力是指数字显示器的最末位数值间隔所代表的被测参数变化量。
（对）7．在固定床反应器中，如反应器内反应温度过高，造成催化剂烧结，则进出口压差增大。
（错）8．目前，我国生产的仪表常用的精确度等级有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等；一般（0.05）（0.5）级以上的仪表常用来作为标准表；工业现场用的测量仪表，其精度大多是0.5以下的。
（对）9．随动控制系统的特点是给定值不断地变化，而且这种变化不是预先规定好了的。
（对）10．反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快反应出参数变化的品质指标。
二．简述1．在自动控制系统中，执行器起的作用答：在过程控制系统中执行器接受调节器的指令信号经执行机构将其转换成相应的角位移或直线位移去操纵调节机构改变被控对象进、出的能量或物料以实现过程的自动控制。
在任何自动控制系统中执行器是必不可少的组成部分。
如果把传感器比拟成控制系统的感觉器官调节器就是控制系统的大脑而执行器则可以比拟为干具体工作的手。
《过程装备控制技术及应用》第二版 王毅张早校 思考题及习题答案
《过程装备控制技术及应用》（第二版）王毅、张早校化学工业出版社思考题与习题及参考答案第一章控制系统的基本概念1.什么叫生产过程自动化生产过程自动化主要包含了哪些内容答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。
主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。
2.自动控制系统主要由哪几个环节组成自动控制系统常用的术语有哪些答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。
自动控制系统常用的术语有：被控变量y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数，如锅炉汽包的水位，反应温度；给定值（或设定值）y s——对应于生产过程中被控变量的期望值；测量值y m——由检测原件得到的被控变量的实际值；操纵变量（或控制变量）m——受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，是调节阀的输出信号；干扰f——引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素；偏差信号（e）——被控变量的实际值与给定值之差，即e=y m - y s控制信号u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。
3.什么是自动控制系统的方框图它与工艺流程图有什么不同答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。
其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。
采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。
而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。
比例、积分、微分控制策略
比例、积分、微分控制策略尽管不同类型的控制器,其结构、原理各不相同,但是基本控制规律只有三个：比例（P）控制、积分(I)控制和微分(Ｄ)控制。
这几种控制规律可以单独使用,但是更多场合是组合使用。
如比例(P)控制、比例-积分（PＩ)控制、比例-积分-微分（ＰID)控制等。
比例(Ｐ)控制单独的比例控制也称“有差控制”,输出的变化与输入控制器的偏差成比例关系，偏差越大输出越大。
实际应用中，比例度的大小应视具体情况而定，比例度太小,控制作用太弱,不利于系统克服扰动,余差太大,控制质量差,也没有什么控制作用；比例度太大，控制作用太强,容易导致系统的稳定性变差，引发振荡。
对于反应灵敏、放大能力强的被控对象,为提高系统的稳定性,应当使比例度稍小些；而对于反应迟钝，放大能力又较弱的被控对象，比例度可选大一些，以提高整个系统的灵敏度，也可以相应减小余差。
单纯的比例控制适用于扰动不大,滞后较小,负荷变化小，要求不高，允许有一定余差存在的场合。
工业生产中比例控制规律使用较为普遍。
比例积分(PＩ)控制比例控制规律是基本控制规律中最基本的、应用最普遍的一种，其最大优点就是控制及时、迅速。
只要有偏差产生，控制器立即产生控制作用。
但是，不能最终消除余差的缺点限制了它的单独使用。
克服余差的办法是在比例控制的基础上加上积分控制作用。
积分控制器的输出与输入偏差对时间的积分成正比。
这里的“积分”指的是“积累”的意思。
积分控制器的输出不仅与输入偏差的大小有关，而且还与偏差存在的时间有关。
只要偏差存在，输出就会不断累积(输出值越来越大或越来越小),一直到偏差为零，累积才会停止。
所以,积分控制可以消除余差。
积分控制规律又称无差控制规律。
积分时间的大小表征了积分控制作用的强弱。
积分时间越小，控制作用越强;反之，控制作用越弱。
积分控制虽然能消除余差,但它存在着控制不及时的缺点。
因为积分输出的累积是渐进的,其产生的控制作用总是落后于偏差的变化，不能及时有效地克服干扰的影响,难以使控制系统稳定下来。
控制器习题
习题三1．试简述控制器在自动控制系统中的作用。
答控制器是自动控制系统中的核心组成部分。
它的作用是将被控变量的测量值与给定值相比较，产生一定的偏差，控制器根据该偏差进行一定的数学运算，并将运算结果以一定的信号形式送往执行器，以实现对被控变量的自动控制。
2．从控制仪表的发展及结构原理来看，主要有哪几种类型?各有什么特点?答主要有三种类型：基地式控制仪表、单元组合式仪表和以微处理器为基元的控制装置。
基地式控制仪表一般是与检测装置、显示装置一起组装在一个整体之内，同时具有检测、控制与显示的功能，所以它的结构简单、价格低廉、使用方便。
但由于它的通用性差，信号不易传递，故一般是应用于一些简单控制系统中。
单元组合式仪表是将仪表按其功能的不同分成若干单元，各个单元之间以统一的标准信号相互联系。
其中的控制单元能够接受测量值与给定值信号，然后根据它们的偏差经过一定运算发出与之有一定关系的控制作用信号。
单元组合式仪表具有高度的灵活性和通用性，各个单元可以适当组合，也可以与计算机等现代化设备配合，组合各种复杂的与新型的控制系统。
以微处理器为基元的控制装置其控制功能丰富、操作方便，很容易构成各种复杂控制系统，近年来在自动控制领域得到广泛的应用。
3．控制器的控制规律是指什么?常用的控制规律有哪些?答所谓控制器的控制规律是指控制器的输出信号户与输入偏差信号P之间的关系，即()()xp-f==ezf式中z——测量值信号；x——给定值信号lf——是指某种函数关系。
常用的控制规律有位式控制、比例控制(P)、积分控制(I)、微分控制(D)以及它们的组合控制规律，例P1、PD、PID等。
4．什么是位式控制?它有什么特点?答位式控制器的输出只有数个特定的数值，或它的执行机构只有数个特定的位置。
最为常见的是双位控制，它的输出只有两个数值(最大或最小)，其执行机构只有两个特定的位置(关或开)。
位式控制器结构简单、成本较低、易于实现，应用较普遍。
积分控制和比例控制有一定的比例关系
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监测对象比例控制规模
监测对象比例控制规模摘要：一、引言二、监测对象的定义与分类三、比例控制规模的重要性四、比例控制规模的实施方法五、我国在比例控制规模方面的实践六、面临的挑战与对策七、总结正文：一、引言随着我国经济的快速发展，对资源、环境等方面的监测与控制越来越受到重视。
比例控制规模作为一种有效的管理手段，对于实现可持续发展具有重要意义。
本文将围绕监测对象比例控制规模展开论述。
二、监测对象的定义与分类监测对象是指在资源、环境等方面需要进行监测与控制的事物。
根据监测对象的特性和影响因素，可以将其分为自然资源、生态环境、社会经济等多个方面。
三、比例控制规模的重要性比例控制规模有助于实现资源的合理利用，保护生态环境，促进社会经济的可持续发展。
通过对监测对象进行比例控制规模，可以有效避免资源浪费、环境恶化等问题，为我国的长远发展提供有力保障。
四、比例控制规模的实施方法实施比例控制规模主要包括明确目标、制定标准、监测评估和调整优化等步骤。
首先，要明确比例控制规模的目标，为后续工作提供指导。
其次，制定科学合理的技术标准和政策法规，确保比例控制规模的实施。
再次，对监测对象进行实时监测与评估，为调整优化提供依据。
最后，根据监测评估结果，对比例控制规模进行调整优化，使之更加符合实际需要。
五、我国在比例控制规模方面的实践我国在自然资源、生态环境、社会经济等多个领域都取得了显著的成果。
例如，在自然资源方面，实施土地资源总量控制，保障土地资源的合理利用；在生态环境方面，实行污染物排放总量控制，改善环境质量；在社会经济方面，通过对人口、就业、收入等指标进行控制，实现社会经济的平衡发展。
六、面临的挑战与对策尽管我国在比例控制规模方面取得了显著成果，但仍面临着诸多挑战。
为实现可持续发展，需要采取以下对策：一是加强立法，完善比例控制规模的相关法律法规；二是加大投入，提高监测评估能力；三是创新管理手段，利用现代信息技术提高比例控制规模的实施效果；四是强化国际合作，共同应对资源、环境等方面的全球挑战。
质量比1.5超限 -回复
质量比1.5超限-回复什么是质量比1.5超限及其影响？质量比1.5超限是指某一物质的质量超过了其周围环境的1.5倍。
在化工、建筑等各个领域中，质量比1.5超限往往意味着某种异常或者错误。
这种超限现象可能由多种原因引起，如误操作、工艺设计不合理以及材料质量问题等等。
质量比1.5超限的影响非常广泛，首先是对安全造成潜在威胁。
超限质量可能导致设备或结构的不稳定，从而增加事故发生的风险，特别是在负荷状态下。
其次，质量超限还可能导致材料的损坏或破坏，从而使其无法满足设计要求。
此外，超限质量还可能导致产品质量或工艺效能下降，导致生产效率降低和成本增加。
如何防止质量比1.5超限以及相应的控制措施？为了防止质量比1.5超限，我们需要采取一系列的控制措施。
首先，必须对操作人员进行专业培训和技术指导，确保其具备正确的操作方法和技能，以减少操作误差的发生。
其次，应该严格按照工艺要求进行生产和加工，避免因为工艺设计不合理而导致的超限问题。
此外，材料的选择和采购也是至关重要的，必须确保所采购的原材料符合标准，并且经过质量检验和合格验证。
另外，质量比1.5超限的控制还需要依靠现代化的技术手段和设备。
通过使用高精度的测量仪器和传感器，可以实时监测物质的质量变化，并对其进行调整和控制，从而避免超限问题的发生。
在某些领域，如化工和制药等，还可以采用自动化控制系统，将质量超限的判断和控制完全交给计算机来完成，提升产品质量和生产效率。
同时，建立高效的质量管理体系也是防止质量比1.5超限的关键。
这包括制定和执行严格的质量标准和检测方法，建立良好的质量控制流程和文件记录，以及持续改进的意识和机制。
只有通过不断地优化和改进管理体系，才能够有效地预防质量超限问题的发生。
结论质量比1.5超限对于各行各业都是一个非常重要的问题。
它可能对安全、环保和生产效率造成严重影响。
为了防止质量比1.5超限，需要从操作人员培训、工艺设计、原材料采购和质量管理等多个方面入手，采取综合的控制措施。
过控思考题及习题全
第一章思考题及习题1。
1何谓控制通道?何谓干扰通道？它们的特性对控制系统质量有什么影响？答：所谓“通道”,就是某个参数影响另外一个参数的通路,这里所说的控制通道就是控制作用(一般的理解应当是控制器输出)U(s)对被控参数Y（s）的影响通路(一般的理解是控制作用通过执行器影响控制变量，然后控制变量通过被控对象再影响被控参数，即广义对象上的控制通道)。
同理，干扰通道就是干扰作用F（s）对被控参数Y(s)的影响通路。
干扰通道的特性对控制系统质量影响如下表所示。
控制通道的特性对控制系统质量影响如下表所示1。
2如何选择控制变量?答：①所选控制变量必须是可控的。
②所选控制变量应是通道放大倍数比较大者，最好大于扰动通道的放大倍数。
③所选控制变量应使扰动通道时间常数越大越好，而控制通道时间常数应适当小一些为好，但不易过小。
④所选控制变量其通道纯滞后时间应越小越好。
⑤所选控制变量应尽量使干扰点远离被控变量而靠近控制阀。
⑥在选择控制变量时还需考虑到工艺的合理性。
一般来说,生产负荷直接关系到产品的产量，不宜经常变动，在不是十分必要的情况下，不宜选择生产负荷作为控制变量1.3控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响?对控制系统的动态质量有何影响?答：当G c（s）=K c时，即控制器为纯比例控制，则系统的余差与比例放大倍数成反比,也就是与比例度δ成正比,即比例度越大，余差也就越大。
K c增大、δ减小，控制精度提高（余差减小)，但是系统的稳定性下降。
1.4 4:1衰减曲线法整定控制器参数的要点是什么？答：衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间T i放在最大,微分时间T d放在最小，比例度放于适当数值（一般为100%），然后使δ由大往小逐渐改变，并在每改变一次δ值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰,同时观察过渡过程变化情况。
如果衰减比大于4：1，δ应继续减小，当衰减比小于4：1时δ应增大，直至过渡过程呈现4：1衰减时为止.找到4：1衰减振荡时的比例度δs，及振荡周期T s.再按经验公式,可以算出采用不同类型控制器使过渡过程出现4:1振荡的控制器参数值。
PID参数对控制质量的影响
PID参数对控制质量的影响当控制方案确定以后，必须根据对象特性和对控制质量的要求，选择控制器的控制作用，从而确定出控制器的类型，最终使得控制系统的控制质量满足工艺要求。
为此必须了解控制作用对控制质量的影响。
简单说来，PID控制器各校正环节的作用如下:1.比例作用(P)比例控制作用是最基本的控制规律。
它能较快的克服扰动影响，使系统稳定下来，但有余差.它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、控制要求不高、被控参数允许在一定范围内有余差的场合。
比例控制参数对系统性能的影响如下：●对动态性能的影响:比例控制参数K c加大，使系统的动作灵敏，速度加快；K c偏大，振荡次数加多，调节时间加长；当K c太大时，系统就会趋于不稳定；若K c太小，又会使系统的动作缓慢。
●对稳态性能的影响：加大比例控制系数K c，在系统稳定的情况下，可以减小稳态误差E s s，提高控制精度；但是加大K c 只是减少E s s，却不能完全消除稳态误差。
2.积分作用(I)积分控制通常与比例控制或微分控制联合作用，构成PI控制或PID控制。
其中PI控制规律是应用最为广泛的一种控制规律。
积分能消除余差，适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、被控参数不允许有余差的场合，如某些流量、液位要求无余差的控制系统。
积分控制规律对系统性能的影响如下：●对动态性能的影响：积分控制参数T i通常使系统的稳定性能下降。
T i太小系统将不稳定；T i偏小，振荡次数较多；T i 太大，对系统性能的影响减少；T i合适时，过渡特性比较理想。
●对稳态性能的影响：积分控制参数能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精度。
3．微分作用(D)微分控制可以改善动态特性，如超调量减少，调节时间缩短，允许加大比例控制，使稳态误差减小，提高控制精度。
但是，如果微分时间常数T d太大，这时即使偏差变化速度不是很大，但因微分作用太强而使控制器的输出发生很大变化，严重影响控制质量和安全生产。
过程及控制部分课后题答案
-1100%()y y σ=⨯∞〔2〕什么是过程控制系统？试用方框图表示其一般组成。
答：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。
过程控制系统的一般性框图如图1-1所示：图1-1 过程控制系统的一般性框图 〔3〕单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？ 答：各个单元模块之间用统一的标准信号进展联络。
1〕模拟仪表的信号：气动0.02 ~0.1MPa ；电动Ⅲ型：4~20mADC 或1~5V DC 。
2〕数字式仪表的信号：无统一标准。
〔4〕试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。
答：加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示：图1-2 加热炉过程控制系统流程〔5〕过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？答：1〕单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。
2〕各自定义为：衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ； 超调量σ：第一个波峰值1y 与最终稳态值y 〔∞〕之比的百分数：最大动态偏差A ：在设定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度；静差，也称剩余偏差C ：过渡过程完毕后，被控参数所到达的新稳态值y 〔∞〕与设定值之间的偏差C 称为剩余偏差，简称残差； 调节时间s t ：系统从受干扰开场到被控量进入新的稳态值的5%±〔2%±〕范围内所需要的时间；振荡频率n ω：过渡过程中相邻两同向波峰〔或波谷〕之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率；上升时间p t：系统从干扰开场到被控量到达最大值时所需时间；峰值时间pt ：过渡过程开场至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。
〔9〕两个流量控制系统如图1-4所示。
试分别说明它们是属于什么系统？并画出各自的系统框图。
控制器r(t)执行器被控过程检测变送装置y(t)_f(t)e(t)u(t)q(t)z(t)TCPC给定值阀管道加热炉热油出口温度PT燃油压力_TT_干扰2干扰1AC AT燃油PTPCTCTT引风机烟气冷油入口热油出口火嘴送风机空气图1-4 两个流量控制回路示意图答：系统1是前馈控制系统，系统2是反响控制系统。
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比例控制对控制质量有什么影响？
1)比例调节是一种有差调节，当调节器采用比例调节规律时，不可避免的会使系统存在稳态误差
2)比例调节系统的稳态误差随比例度的增大而增大，若要减小误差，就要减小比例度，需要增大调节器比例增益k
3)比例调节不适用于给定的值随时间变化的系统
4)增大比例调节的增益k，不仅可以减小系统的稳定误差，而且还可以加快系统的响应速度在保持稳定性不变的情况下，比例微分控制系统带的静差为什么比纯比例控制的静差要小？
这是因为微分作用的速度增强，引入了一定的超前相角，提高了系统的稳定裕度，若欲保持原过渡过程的衰减率不变，则可以适当增加系统的开环增益，这不仅使系统的的稳态误差减小，而且使系统频度变宽，从而提高系统的响应速度
在保持稳定性不变的情况下，在比例控制中引入积分作用后，为什么要增大比例度？积分作用的最大优点是什么？
增大积分速度会增强积分效果，使系统的动态开环增益增大，从而导致系统的稳定性降低，故需增大比例度可保持系统的稳定性，积分作用的优点：可以提高系统的无差度，也即提高系统的稳态控制精度。