第四章_均匀控制系统
2022复习题
2022复习题（3）在PID控制中，为了提高系统的响应速度，则应加大比例信号（）（4）在控制系统中，控制通道时间常数的大小反映了控制作用的强弱（）（5）增量型PID算式仅仅是计算方法上的改进，并没有改变位置型PID算式的本质（）（6）串级控制系统的主回路可以看成是一个定值控制系统（）（7）在模糊控制中，隶属度函数值一般不会大于1（）（8）在解耦控制中，若矩阵的元素越接近1，表示相关通道受耦合的影响越小（）（9）在选择性控制中，总有一个控制器（调节器）处于开环状态（）(10)分程控制本质上是一个单回路控制系统（）（8）在控制系统中，被控变量是被控制的物理装置或物理过程。
（）（9）对理想微分作用而言，假如偏差固定，即使数值很大，微分作用也没有输出。
（）（10）开环控制是一种没有反馈的简单控制。
（）(10)均匀控制结构上与单回路控制系统完全相同（）（11）自衡的非振荡过程传递函数一般可写为：G()Ke()(T1)（12）不论前馈还是反馈控制系统扰动滞后f都不会影响控制系统的品质()（13）任何串级控制系统副对象的动态滞后总是比整个对象的动态滞后大()（14）前馈控制系统属于开环控制系统()（15）在解耦控制中，相对增益为负值，表示严重关联()（16）实验室控制AE2000A的控制方式中没有计算机控制()（17）在实验室DCS中，J某-300的所有卡件均为热插拔卡件()（18）鲁棒控制是基于含有不确定性的非精确数学模型来设计系统控制器。
()（1）前馈控制适用于什么场合？答：1.前馈控制是按扰动而进行的控制，因此，前馈控制常用于以下场合：一是扰动必须可没，否则无法实施控制;二是必须经常有比较显著和比较频繁的扰动，否则没有必要。
三是存在对被控参数影响较大且不易直接控制的扰动。
3、与单回路控制相比，串级控制系统具有哪些特点？答：1.减小了被控对象的时间常数，缩短了控制通道，使控制作用更加及时。
2.提高了系统的工作频率，使振荡周期减小，调节时间缩短，系统的快速性提高了。
均匀控制系统
第二节均匀控制系统均匀控制系统从系统结构上无法看出它与简单控制系统和串级控制系统的区别。
其控制思想体现在调节器的参数整定中。
一、均匀控制原理在如图8-8所示的双塔系统中，甲塔的液位需要稳定，乙塔的进料亦需要稳定，这两个要求是相互矛盾的。
甲塔的液位控制系统，用来稳定甲塔的液位，其调节参数是甲塔的底部出料，显然，稳定了甲塔液位，甲塔底部出料必然要波动。
但甲塔底部出料又是乙塔的进料，乙搭进料流量的控制系统，为了稳定进料流量，需要经常改变阀门的开度，使流量保持不变。
因此，要使这两个控制系统正常工作是不可能的。
图8-8 相互冲突的控制系统图8-9 控制目标的调整要彻底解决这个矛盾，只有在甲、乙两个塔之间增加一个中间储罐。
但增加设备就增加了流程的复杂性，加大了投资。
另外，有些生产过程连续性要求高，不宜增设中间储罐。
在理想状态不能实现的情况下，只有冲突的双方各自降低要求，以求共存。
均匀控制思想就是在这样的应用背景下提出来的。
通过分析，可以看到这类系统的液位和流量都不是要求很高的被控变量，可以在一定范围内波动，这也是可以采用均匀控制的前提条件，即控制目标发生了变化。
图8-9中（a）为冲突的无法实现的两个控制目标，（b）为调整后体现均匀控制思想的可实现的控制目标。
在图8-9（b）中，由于干扰使液位升高时，不是迅速有力地调整，使液位几乎不变，而是允许有一定幅度的上升。
同时，流量也相应地增加一些，分担液位受到的干扰；同理，流量受到干扰而变化时，液位也分担流量受到的干扰。
如此“均匀”地互帮互助，相互共存。
二、均匀控制的实现方案1、简单均匀控制系统图8-10是一个简单均匀控制系统，可以实现基本满足甲塔液位和乙搭进料流量的控制要求。
从系统结构上看，它与简单液位控制系统一样。
为了实现“均匀”控制，在整定调节器参数时，要按均匀控制思想进行。
通常采用纯比例调节器，且比例度放在较大的数值上，实践中要同时观察两个被控变量的过渡过程来调整比例度，以达到满意地“均匀”。
过程控制工程孙洪程答案
过程控制工程孙洪程答案【篇一：过程控制工程教学大纲】xt>过程控制工程（process control engineering）课程性质：专业主干课适用专业：机电一体化技术学时分配：课程总学时：60学时其中理论课学时：60学时；实验课学时：0学时；先行课程情况：先行课：高等数学、单片机原理与应用、自动控制原理、传感器技术等；教材：孙洪程，李大宇，翁维勤编著．《过程控制工程》．北京：高等教育出版社， 2013年12月重印参考书目：1、邵裕燊．过程控制工程．北京：机械工业出版社2、何衍庆，俞金寿，蒋慰孙．工业生产过程控制．北京：化学工业出版社一、课程的目的与任务过程控制工程是机电一体化技术专业开设的主干课之一，主要研究工业生产过程中应用比较成熟的控制系统。
随着现代工业的迅速发展，对工业过程的要求也越来越高，用于工业过程控制的自动化装置也迅速发展，因此对工业过程控制的要求也随之提高。
作为研究工业过程控制系统组成，基本控制规律，以及工业过程控制系统的设计，投运的课程-----过程控制工程也越来越受到重视，并使得该课程成为自动化相关专业的一门重要的专业课程。
本课程的任务是：使学生通过本课程的学习，获得工业过程控制系统的基本理论、基本知识和基本技能，掌握测量与变送器、执行器、智能控制仪表、以及工业生产过程中的一些具体设备等自动化装置的原理与使用方法，掌握基本过程控制系统设计的方法与控制器参数的整定方法，从而为从事与本课程有关的的技术工作打下一定的基础。
二、课程的基本要求本课程采用传统的课堂讲授模式，在课堂安排上，做到精讲教学内容和学生课外自学、阅读相结合，使学生了解重点、认识难点，突出重点、剖析难点，掌握重点、化解难点，提高学生解决问题能力；引导学生课前预习、课后复习，加深对其基础知识的巩固和对前沿领域的了解。
本课程的主要内容包括基本过程控制系统、先进控制系统、过程控制工程三大模块。
其中基本过程控制系统及过程控制工程为本课程的主要学习部分，要求学生可以运用所学知识对常见的过程控制系统加以论证或者进行必要的定性定量分析。
化工仪表与自动化考试试题汇总及答案
《化工仪表与自动化》课程测试试题一一、填空题（36分）1、过程控制系统是由_控制器__、_执行器__、__测量变送__和_被控对象_等环节组成。
2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有__压力__、_流量___、_温度__、_液位_等控制系统。
3、目前求取过程数学模型的方法有两种。
其中一种是根据过程的内在机理，通过__物料_和_能量_物料平衡关系，用__机理建模__的方法求取过程的数学模型。
4、控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响___越小____;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量__越差____;干扰通道的纯滞后对调节质量_有影响，纯滞后越大，质量越差__。
5、选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）大于__干扰通道的放大倍数（增益）。
6．某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，再加入积分作用的后，应_减小调节器的放大倍数_,才能使稳定性不变。
7．描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。
8．串级调节系统,一般情况下主回路选择___PID______或__PI__调节规律调节器,副回路选用__P_调节规律调节器；如果副回路采用差压法测流量，应采用什么装置_开放器___补偿。
9．仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是0.02~0.1MPa；电Ⅱ型标准信号范围是4~20mA；电Ⅲ型标准信号范围是0~10mA。
二、综合题（54分）1、（10分）画出气关式类型执行器的两种简单结构示意简图；在控制系统中如何选择执行器类型？举例说明。
答：在控制系统中，执行器是按安全原则选择类型的，也就是当控制信号中断时，要保证设备和操作人员的安全。
如：加热炉温度控制，当燃料量为操纵变量时，其执行器应选择气开类型，当信号中断时，切断燃料，保证安全。
2、（14分）热电偶为什么要进行冷端温度补偿？有哪些冷端温度补偿方法？原理是什么？答：①因为各种显示仪表和热电偶分度表都是在热电偶冷端温度为零的时候做出的。
过程控制综述
过程控制工程课程综述课程名称：过程控制工程系别：电子信息与电气工程系年级专业： 08自动化（2）班姓名：一、过程控制简介1.1 过程控制特点与分类过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等工业生产部门生产过程的自动化。
自进入20世纪90年代以来，自动化技术发展很快，并获得了惊人的成就，已成为国家高科技的重要分支。
过程控制技术是自动化技术的重要组成部分。
在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术正在为实现各种最优技术经济指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生、提高市场竞争力等方面起着越来越巨大的作用。
过程控制的特点是与其他自动化控制系统相比较而言的，大致可归纳如下：1.连续生产过程的自动控制。
2.过程控制系统由过程检测、控制仪表组成。
3.被控过程是多种多样的、非电量的。
4.过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制。
5.过程控制方案十分丰富。
6.定值控制是过程控制的一种常用形式。
过程控制系统的分类方法很多，若按被控参数的名称来分，有温度、压力、流量、液位、pH等控制系统；按控制系统完成的功能来分，有比值、均匀、分程和选择性控制系统；按调节器的控制规律来分，有比例、比例积分、比例微分、比例积分微分控制系统；按被控量的多少来分，有单变量和多变量控制系统；按采用常规仪表和计算机来分，有仪表过程控制系统和计算机过程控制系统等。
但最基本的分类方法有以下两种：（1）按过程控制系统的结构特点来分类：1.反馈控制系统。
2.前馈控制系统。
3.复合控制系统（前馈-反馈控制系统）。
（2）按给定值信号特点来分类：1.定值控制系统。
2.程序控制系统。
3.随动控制系统。
1.2过程控制任务过程控制工程是一门工业自动化专业的专业必修课。
自动化仪表（包括模拟仪表、智能仪表）、微型计算机是构成过程控制的重要自动化技术工具，是实现工业生产自动化的重要装置，也是实现过程控制的前提。
《均匀控制系统》课件
其他领域的应用案例
工业生产：如钢铁、化工、食品等
医疗：如医疗设备、药物输送等
农业：如灌溉、施肥、病虫害防治等
环保：如污水处理、空气净化等
交通：如交通信号灯、交通流量控制等
智能家居：如智能照明、智能空调等
总结与展望
均匀控制系统的发展历程与现状
均匀控制系统 的起源：20世 纪初，为了解 决工业生产中 的温度、压力 等参数控制问 题，均匀控制 系统应运而生。
均匀控制系统未来的发展趋势
智能化：引入 人工智能技术， 实现系统的自 主学习和自适
应控制
网络化：通过 网络技术实现 系统的远程监 控和远程控制
集成化：将多 个控制系统集 成为一个整体， 提高系统的稳 定性和可靠性
绿色化：采用 环保技术和材 料，降低系统 的能耗和污染
排放
均匀控制系统的重要性和意义
系统测试：在实际环境中进行系统测试， 验证控制效果
优化改进：根据测试结果对系统进行优 化和改进，提高控制效果
均匀控制系统的设计实例
设计目标：实现系 统的稳定和均匀控 制
设计方法：采用 PID控制算法
设计步骤：确定系 统参数、设计控制 器、仿真验证
设计结果：系统稳 定，控制效果良好
均匀控制系统的实 现与优化
均匀控制系统概述
均匀控制系统的定义
均匀控制系统是一种自动控制系统，用于控制物理量或化学量的均匀性。
均匀控制系统的主要任务是保持被控对象的状态或输出在一定范围内，避 免过大的波动。
均匀控制系统广泛应用于化工、冶金、电力、石油等行业。
均匀控制系统的设计和实现需要考虑被控对象的特性、控制目标和控制策 略等因素。
均匀控制系统的应用领域
工业生产：如化工、制药、食品等 环境控制：如空调、通风、空气净化等 交通控制：如汽车、火车、飞机等 医疗设备：如呼吸机、心电图机、血液透析机等
基于均匀控制的精馏控制系统
基于均匀控制的精馏控制系统【摘要】石油化工生产过程是一个连续生产过程，随着生产的进一步强化，使得前后生产过程的关系更加紧密，往往出现前一设备的出料直接作为后一设备的进料，而后者的出料又连续输送给其他设备作为进料[1]，但生产过程中每个设备都希望维持自身平衡，这就必须打破前一设备或后一设备的平衡，以至整个多塔系统不能保持稳定。
为解决这一矛盾，以往靠增加缓冲罐的办法来解决，通过缓冲物料累积量的变化，以达到两塔或多塔操作平稳。
从控制方案上看，为解决这些矛盾，使生产过程统筹兼顾，我们在精馏控制系统中引入均匀控制，该控制方案能有效解决以上矛盾，表现出了很好的控制效果。
【关键词】均匀控制；精馏；单回路；串级；双冲量1.精馏系统概述在典型的有机硅精馏系统中，高沸物裂解产品将被通过精馏的方法，将其中的一甲基二氯氢硅烷、三甲基一氯硅烷、一甲基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷单独分离出来[2]。
系统一般主要包括脱低塔、一甲塔、二甲塔和脱高塔等几个串联塔和一个间歇精馏塔[3]。
主要分离过程为：高沸物裂解产物由泵送入脱低塔，在该塔完成低沸点组分（包括三甲基氯硅烷及沸点比三甲基氯硅烷低的组分）与沸点较高的组分（包括一甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷及高沸物）的分离。
在该塔的进料口以上设置有两个侧线采出口，第一侧线采出口采出一甲含氢产品，其纯度在99%以上，第二侧线采出口采出粗三甲馏分，粗三甲馏分进入间歇精馏塔，回收少量的三甲基一氯硅烷。
脱低塔塔顶气相为以氯甲烷为主的轻组分，可以过进一步用冷冻盐水冷凝回收少量的四甲基硅烷、三氯氢硅和二甲基一氯氢硅。
沸点更低的氯甲烷排放进入吸收系统，脱低后的塔釜产品进入一甲塔。
一甲塔塔顶采出合格的一甲基三氯硅烷产品，其纯度大于99%，塔釜产物进入二甲塔。
二甲塔塔釜产品进入脱高塔，二甲塔塔顶产品返回一甲塔。
脱高塔主要完成二甲基二氯硅烷与高沸物的分离，塔顶采出合格的二甲基二氯硅烷产品，纯度在99%以上，塔釜为高沸物产品[4]。
中国石油大学《过程控制工程》复习试题与答案
一、（每空1分）填空题：1、对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越小则积分作用越；微分时间越小，则微分作用越。
2、三种常用的均匀控制方案包括、、。
3、常规PID控制器中的P指作用、I指作用、D指作用。
4、用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为，而输送气体并提高其压头的机械称为。
5、工程上常用的几种整定PID控制器参数的方法是、、、。
6、请举出我们曾经学过的三种复杂控制系统：、、。
7、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、、四种。
8、调节阀的固有流量特性主要有、、、四种。
9、比值系统控制系统从结构上可分为四种，分别是开环比值控制系统、、、四种。
10、单回路控制系统一般由、、、四个环节组成11、常见的传热设备有、、等。
12、要消除系统的稳态误差，通常选用控制器。
13、用来评价控制系统性能优劣的阶跃响应曲线性能指标分别是、、、振荡频率和回复时间等。
14、工程上进行PID控制器参数整定时，随动系统的控制品质要求衰减比为，定值系统中控制品质要求衰减比为。
15、常见的传热设备有、、等。
16、精馏装置一般由、、、等设备组成。
精馏塔产品质量指标选择有直接产品质量指标和两类。
二、选择题（10分，每小题2分）1、成分、温度调节系统的调节规律，通常选用（）。
A. PIB. PDC. PID2、自动控制系统中控制器正、反作用的确定是根据（）。
A．实现闭环回路的正反馈。
B．实现闭环回路的负反馈。
C．系统放大倍数恰到好处D．生产的安全性。
3、单纯的前馈调节是一种能对（）进行补偿的调节系统。
A．测量与给定之间的偏差B．被调量的变化C．干扰量的变化4、分程控制系统常要加装（）来达到分程的目的。
A．调节器 B.变送器 C.阀门定位器5、在某一分离异丁烷与正丁烷的精馏塔中，微小的压力波动也会影响温度的变化，同时压力波动引起的各板上温度变化的方向是一致的，此时应选择（）作为间接质量指标进行控制。
复杂控制系统2
二、选择性控制系统的类型
1.开关型选择性控制系统 一般有 A 、 B 两个可供选择的变量。其中一个变 量A假定是工艺操作的主要技术指标，它直接关系到 产品的质量或生产效率；另一个变量 B，工艺上对它 有一个限值要求。 开关型选择性控制系统一般都用做系统的限值保护。
图示的方案实际上是通过改变换 热面积的方法来达到控制温度的 目的。
满足均匀控制要求的方法
通过控制器的参数整定来实现。
图7-11 简单均匀控制
比例度整定的很大，有时为了克服连续发生的同一方向 干扰所造成的过大偏差，则引入积分作用。这时比例度一般 大于100%，积分时间也要放的大一些。至于微分作用，是和 均匀控制的目的背道而驰的，顾不采用。
二、均匀控制方案
2.串级均匀控制
2.前馈-反馈控制
图7-27 换热器的前馈-反馈控制
将它们组合起来，取长补短，使前馈控制用来克服主 要干扰，反馈控制用来克服其他的多种干扰，两者协同 工作，能提高控制质量。
图7-28 前馈-反馈控制系统方块图
前馈-反馈控制系统与串级控制系统的不同点： 串级控制系统是由内、外（或主、副）两个反 馈回路所组成； 而前馈-反馈控制系统是由一个反馈回路和另一 个开环的补偿回路叠加而成。
生产保护性措施有两类： 一类是硬保护措施： 当生产操作达到安全极限时，有声、光警报产生。这时， 或是由操作工将控制器切换到手动，进行手动操作、处理； 或是通过专门设臵的连锁保护线路，实现自动停车，达到生 产安全的目的。 一类是软保护措施。 通过一个特定设计的自动选择性控制系统，当生产短期 内处于不正常情况时，既不使设备停车又起到对生产进行自 动保护的目的。 要构成选择性控制，生产操作必须要具有一定选择性的逻 辑关系。 选择性控制的实现则需要靠具有选择功能的自动选择器 （高值选择器或低值选择器）或有关的切换装置（切换器、 带电接点的控制器或测量仪表）来完成。
建筑设备自动化-第四章
I
立柜式风机盘管
卧式明装
嵌入式明装
卧式暗装无回风箱
卧式暗装薄型
卧式明装
立式暗装
一.风机转速 二控.室制温
控制
对风机盘管的风机所 配的电机进行高、中、 低三速运转的控制。 通常是设置三速开关 进行手动控制。
两管制风机盘管控制系统的三种常见做法：
01
温控器手动转换：在温控器 上设冬/夏季手动转换开关， 冬季时供热运行，夏季时供 冷运行。
还可以根据送风温度控制器改变送风温度来满 足室内环境舒适性的要求。
1
2
变静压法（最小静压法）
基 本 思 想 ： 尽 量 使 每 个 VAV 风 阀 处 于 全 开状态（即开度在80％－90％之间）， 把系统静压降至最低，在改变空调系统 的送风量时能最大限度地降低风机转速， 达到节能的效果。
缺点：
02
统一区域手动转换：对于同 一朝向或相同使用功能的风 机盘管，如果管理水平较高， 也可以把转换开关统一设置， 集中进行冬／夏季工况的转 换，这样各温控器上可取消 供人工操作使用的转换开关。
03
自动转换如果使用要求较高， 而又无法做到统一转换，则 可在温控器上设置自动冬、 夏季转换开关。这种做法的 首要问题是判别水系统当前 工况．当水系统供冷水时， 应转到夏季工况；当水系统 供热水时，应转到冬季工况。
特点：
末端风机为间断式运行方式，随着房间的负 荷变化来起停风机。一次风根据供冷需求运 行，再循环风机则是根据供热需求运行。
风机不运行期间可能不会保证良好的室内气 流组织，所以不宜用于低温送风系统。
风机处理的风量小，噪声小，能耗低。
变风量VAV空调系统不仅要对VAV末端装置进行控制，还要对 空调机组进行控制。因此，空调系统的新的控制问题为：
均匀控制系统PPT
三、新授：
上海石化工业学校
SPA
任务一：认识均匀控制系统
1.以前后两个精馏塔控制系统为例：
甲塔
LT LC FT FC
乙塔
E-3
V-4 V-3
E-4
阀门1
图1
阀门2
2.如何解决矛盾？
资、占地；自聚、分解。
上海石化工业学校
（二）作业：
P314/12、13
上海石化工业学校
SPA
上海石化工业学校
SPA
的平均，可按照工艺分出主、次。
上海石化工业学校
SPA
任务二：制定均匀控制系统的控制方案 均匀控制系统有两种形式：
简单均匀控制系统
串级均匀控制系统
1.简单均匀控制系统
甲塔
LT LC FT FC
上海石化工业学校
SPA
乙塔
E-3
V-4 V-3
E-4
阀门1
阀门2
甲塔
LT LC
乙塔
E-3
V-4
E-4
阀门1
1—液位变化曲线；2—流量变化曲线
上海石化工业学校
SPA
（1）看曲线整参数，由小到大地进行调整。
（2）串级均匀控制系统的主、副控制器一般
都采用纯比例P(或PI)控制规律的。只在要 求较高时，为了防止偏差过大而超过允许 范围，才引入适当的积分作用。
四、小结及作业
（一）小结： 1.均匀控制系统的概念 2.均匀控制系统特点 3.均匀控制系统方案 4.均匀控制系统参数整定
阀前后的压力波动及对象的自衡作用的影响。与普
通串级系统的区别也只是控制器参数的设置及控制
《过程控制与自动化仪表（第2版）》课后答案1（精）
第一章绪论2.（1）解：图为液位控制系统，由储水箱（被控过程）、液位检测器（测量变送器）、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过液位控制器来控制调节阀，从而调节系统框图如下：q1（流量）来实现液位控制的作用。
控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差e t、控制量u t；执行器输入输出分别为：控制量u t、操作变量q1 t；被控对象的输入输出为：操作变量q1 t、扰动量q2 t，被控量 h；所用仪表为：控制器（例如 PID 控制器）、调节阀、液位测量变送器。
2.（4）解：控制系统框图：蒸汽流量变化被控参数：汽包水位控制参数：上水流量干扰参数：蒸汽流量变化第二章过程参数的检测与变送1.（1）答：在过程控制中，过程控制仪表：调节器、电/气转换器、执行器、安全栅等。
调节器选电动的因为电源的问题容易解决，作用距离长，一般情况下不受限制；调节精度高，还可以实现微机化。
执行器多数是气动的，因为执行器直接与控制介质接触，常常在高温、高压、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、易爆等恶劣条件下工作，选气动的执行器就没有电压电流信号，不会产生火花，这样可以保证安全生产和避免严重事故的发生。
气动仪表的输入输出模拟信号统一使用 0.02~0.1MPa 的模拟气压信号。
电动仪表的输入输出模拟信号有直流电流、直流电压、交流电流和交流电压四种。
各国都以直流电流和直流电压作为统一标准信号。
过程控制系统的模拟直流电流信号为 4~20mA DC，负载250 ；模拟直流电压信号为 1~5V DC。
1.（2）解：由式 1KC100%可得: K C 1 1 4 dt 3mA 20 比例积分作用下 u可由下式计算得出： u Kc e t T I u u u(0) 3mA 6mA 9mA 经过 4min 后调节器的输出 9mA.2.（5）解：调节器选气开型。
当出现故障导致控制信号中断时，执行器处于关闭状态，停止加热，使设备不致因温度过高而发生事故或危险。
过程控制系统课后重点答案
1. 什么是对象特性？为什么研究对象特性?对象的输入变量和输出变量之间的定量关系；它使人们能更深刻的认识自动控制的本质，从而能采取有效措施提高控制质量。
2. 何为对象的数学模型？静态数学模型与动态数学模型有哪些区别？在输入（控制输入与扰动输入）作用下，其状态和输出（被控参数）变化的数学表达式；前者是在输入变量与输出变量达到平衡状态时建立的数学表达式，后者是在输出变量和状态变量在输入变量影响下建立的数学表达式。
3. 建立对象的数学模型有什么重要意义？1 设计过程控制系统及整定控制参数；2 指导生产工艺及其设备的设计与操作；3 对被控过程进行仿真研究；4 培训运行操作人员；5 工业过程的故障检测与诊断。
4.建立数学模型的方法：机理建模和实验建模5.为什么不同的过程特性与工艺要求需设计不同的控制方案？怎样理解被控过程特性是过程控制系统设计的基础？过程控制系统的过程设计正确与否，直接影响到系统能否正常投入运行，因此要求过程控制设计人员必须根据生产过程的特点，工艺特性和生产操作的规律，正确运用控制理论，设计一个正确合理的控制方案；过程控制系统的设计首先要根据工艺要求和控制目标确定系统变量，进一步根据被控过程特性用恰当的数学关系式，即所谓的数学模型来描述被控过程的变量之间的关系，只有掌握了被控过程的数学模型才能深入的分析过程的特性和选择正确的控制方案。
6.什么叫单回路系统？控制方案设计包括哪些内容？怎样理解方案设计是系统设计的核心？只有一个闭环回路的简单控制系统叫单回路控制系统；过程控制系统设计包括系统的方案设计，工程设计，工程安装和仪表调校，调节器参数整定四个主要内容；控制方案是系统设计得核心，若控制方案不正确，则无论如何选用何种先进的过程控制仪表或计算机系统，无论其安装如何细心，都不可能是系统在工业生产过程中发挥良好的控制作用，甚至系统不能运行。
7.什么是直接参数与间接参数？他们有何关系?选择被控参数应遵循哪些基本原则？直接参数，直接反应生产过程中产品质量和产量又以直接测量的参数间接参数，间接反映产品质量和产量又与直接参数有着单值函数关系，有足够大的测量灵敏度的参数间接参数必须与直接参数有单值函数关系被控参数的选择原则：1）直接参数法2）间接参数法3）被控变量必须具备足够的灵敏度和变化数值4）被控变量的选择必须考虑到工艺过程的合理性，经济性，以及国内外仪表生产的现状。
过程控制系统课后习题
过程控制系统课后习题(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第二章1什么是对象特性为什么要研究对象特性答：研究对象特性是设计控制系统的基础；为了能使控制系统能安全投运并进行必要的调试；优化操作。
2什么是对象的数学模型静态数学模型与动态数学模型有什么区别答：对对象特性的数学描述就叫数学模型。
静态：在输入变量和输出变量达到平稳状态下的情况。
动态：输出变量和状态变量在输入变量影响下的变化情况。
3建立对象的数学模型有什么意义答：1,控制系统的方案设计；2控制系统的调试和调节器参数的确定；3制定工业过程操作优化方案；4新型控制方案及控制策略的确定；5计算机仿真与过程培训系统；6设计工业过程的故障检测与诊断系统。
4建立对象的数学模型有哪两种方法答：机理建模和实验建模。
机理建模：由一般到特殊的推理演绎方法，对已知结构、参数的物理系统运用相应的物理定律或定理，根据对象或生产过程的内部机理，经过合理的分析简化而建立起描述系统各物理量动静态性能的数学模型。
实验建模步骤：1确定输入变量与输出变量信号；2测试；3对数据进行回归分析。
5反应对象特性的参数有哪些各有什么物理意义他们对自动控制系统有什么影响答：K—放大系数。
对象从新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。
T—时间参数。
时间参数表示对象受到输入作用后，被控变量的变化快慢。
桃—停滞时间。
输入发生变化到输出发生变化之间的时间间隔。
6评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些各自的定义是什么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。
衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n；过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A；超调量：第一个波峰值y与最终稳态值y之比的百分数；残余偏差C：过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态Y与设定值之间的偏差。
过程控制 均匀控制系统xu优选PPT
可以避免由于长时间单方向干扰引起 由于积分的引入会使系统的稳定性变差。
复习: 均匀控制系统 比例度适当增加，加入积分作用，
1 均匀控制系统的基本概念 加上流量副回路：克服干扰，快速跟随主回路的均匀控制要求 单回路均匀控制系统中，存在流量的压力扰动，调节阀非线性特性影响。 控制器一般采用纯比例作用。 构成均匀控制系统，液位和流量两个参数的变化 均匀控制是在连续生产过程中，各种设备前后紧密联系的情况下提出来的一种特殊的控制。 1) 常用几种结构形式 加上流量副回路：克服干扰，快速跟随主回路的均匀控制要求 比例度适当增加，加入积分作用，
• 功能：使得被控量和相关控制量在一定范围内 均匀缓慢变化。
塔1液位
塔2流量
LC
2 均匀控制方案
1) 常用几种结构形式 2) 控制规律的选择 3) 参数整定
1) 常用几种结构形式
• 简单均匀控制
结构形式与单回路控制系统完全一致。 优点：结构简单，成本低，投运方便。 缺点：抗干扰能力低，适用于控制要求不高的场合。
塔1
塔2
LC
FC
• 两个系统相互关联。如果为 保证一个系统控制质量可能 引起另一个的剧烈变化。
• 使两个量都在允许范围内均匀变化，形成均匀控 制系统
• 均匀控制是在连续生产过程中，各种设备前后紧密
联系的情况下提出来的一种特殊的控制。
• 功能：具有使得被控量和控制量在一定范围内缓 慢变化。
构成均匀控制系统，液位和流量两个参数的变化 应满足如下要求：
1 均匀控制系统基本概念 抗干扰能力：对连续工作两个相关参数，主要指控制参数抗干扰能力
容积越大，停留时间τ越大。 优点：能克服较大的干扰(会引起流量剧烈波动)，适用于系统前后压力波动等干扰较大的场合。 利用积分无差控制作用。
第五章1 均匀控制系统
东北大学
5.1.1 均匀控制系统的提出
解决方案二： 解决方案二：均匀控制系统 首先工艺上要对前塔的液位和后塔的进料量控制精度适当放宽一些， 首先工艺上要对前塔的液位和后塔的进料量控制精度适当放宽一些，允许两者都 有一些缓慢变化。这对生产过程而言虽然是一种干扰，但由于干扰幅值不大，变化缓慢， 有一些缓慢变化。这对生产过程而言虽然是一种干扰，但由于干扰幅值不大，变化缓慢， 在工艺上是能接受的。 在工艺上是能接受的。 控制方案的设计着眼于物料的平衡控制，把矛盾限制在一定条件下渐变， 控制方案的设计着眼于物料的平衡控制，把矛盾限制在一定条件下渐变，从而满足 前后两塔的控制要求。 前后两塔的控制要求。 均匀控制系统： 均匀控制系统： 指两个工艺参数在规定范围内缓慢地、均匀地变化，使前后设备在物料供求上相互 指两个工艺参数在规定范围内缓慢地、均匀地变化， 兼顾、均匀协调的系统。 兼顾、均匀协调的系统。 “均匀”： 均匀” 不是平均照顾，应该根据两个工艺参数各自的重要性来确定兼顾的主次。 不是平均照顾，应该根据两个工艺参数各自的重要性来确定兼顾的主次。 均匀控制的特点： 均匀控制的特点： 结构上无特殊性； 结构上无特殊性； 表征前后供求矛盾的两个参数都是变化的，变化是缓慢的； 表征前后供求矛盾的两个参数都是变化的，变化是缓慢的； 前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在允许的范围内。 前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在允许的范围内。
东北大学
5.1.2 均匀控制系统的方案
东北大学
5.1.3 均匀控制系统控制规律选择
1.简单均匀控系统 简单均匀控系统 控制器一般采用纯比例作用，有时也可采用比例积分控制规律。（不能加 控制器一般采用纯比例作用，有时也可采用比例积分控制规律。（不能加 纯比例作用 比例积分控制规律。（ 微分）比例度和积分时间加长。 微分）比例度和积分时间加长。 2.串级均匀控制系统： 串级均匀控制系统： 串级均匀控制系统 主控制器：一般采用纯比例作用， 比例积分控制规律 控制规律。 主控制器：一般采用纯比例作用，也可采用 比例积分控制规律。主控制器 纯比例作用 与简单均匀控制系统一样，比例度大，积分时间大； 与简单均匀控制系统一样，比例度大，积分时间大； 副控制器：一般采用纯比例作用。副控制器参数可以按照一般流量系统的 副控制器：一般采用纯比例作用。 纯比例作用 要求，利用串级控制系统副回路控制及时的优点， 要求，利用串级控制系统副回路控制及时的优点，消除前后设备压力变化对流 量的影响，使液位和流量都能在允许范围内均匀变化。 量的影响，使液位和流量都能在允许范围内均匀变化。 3.双冲量均匀控制系统： 双冲量均匀控制系统： 双冲量均匀控制系统 双冲量均匀控制器一般采用比例积分作用控制规律。 双冲量均匀控制器一般采用比例积分作用控制规律。 比例积分作用控制规律 所有的均匀控制系统中控制器都不需要也不应加微分作用。 所有的均匀控制系统中控制器都不需要也不应加微分作用。 东北大学
第6章 均匀控制系统
塔1
LC FC
塔2
串级均匀控制
3）串级均匀控制特点： 具有串级控制的一般特点。
能克服较大干扰，适用于系统前后压力波动较 大及储罐具有较强自衡能力的场合。 使用仪表较多，投运较复杂，保养工作量大。
6.2.3 双冲量均匀控制
双冲量：此处指两个信号参量 1）控制方案图
控制器 控制阀 测量变送 加法器 测量变送 流量对象 F 液位对象 L
d. 注意： 两个相关联的参数可以有主、次之分，可以通过参数整 定实现
6.2 均匀控制方案
主要的均匀控制结构形式 简单均匀控制 串级均匀控制 双冲量均匀控制
6.2.1 简单均匀控制
1）控制系统构成 简单均匀控制的结构同单回路定值 控制。
塔1
LC
塔2
简单均匀控制
2）与单回路定值控制的区别： a. 控制目的 定值控制： 保证被控参数的稳定，使其在给 定值的一个很小的δ域内波动。 均匀控制： 协调前后两个被控参数，允许被 控参数在给定的允许范围内作缓慢 变化。
LC
FC
LC
FC
早期的连接方式
密集连接方式
控制要求：前塔塔釜液位与后塔进料流量均须相对平稳 右图中二控制回路具有强烈的关联作用，不能正常工作 均匀控制：提出利用一套控制回路，兼顾前后两个被控参 数，使二者均能在允许的范围内波动，进而保证两设备稳 定操作的控制策略。
控制策略图形描述：
塔1
② 通过修正控制器参数，使液位在最大的允许范围
内波动，充分利用容器的缓冲作用，使输出流量 尽量平稳。
③ 根据工艺要求调整控制器参数。
2）方法步骤：
① 纯比例控制 a.
将比例度置于不会引起液位超越允许范围的数值， 如100%
《核反应堆物理分析》名词解释及重要概念整理
第一章—核反应堆的核物理基础直接相互作用：入射中子直接与靶核内的某个核子碰撞，使其从核里发射出来，而中子却留在了靶核内的核反应。
中子的散射：散射是使中于慢化(即使中子的动能减小)的主要核反应过程。
非弹性散射：中子首先被靶核吸收而形成处于激发态的复合核，然后靶核通过放出中子并发射γ射线而返回基态。
弹性散射：分为共振弹性散射和势散射。
微观截面：一个中子和一个靶核发生反应的几率。
宏观截面：一个中子和单位体积靶核发生反应的几率。
平均自由程：中子在介质中运动时，与原子核连续两次相互作用之间穿行的平均距离叫作平均自由程。
核反应率：每秒每单位体积内的中子与介质原子核发生作用的总次数(统计平均值)。
中子通量密度：某点处中子密度与相应的中子速度的乘积，表示单位体积内所有中子在单位时间内穿行距离的总和。
多普勒效应：由于靶核的热运动随温度的增加而增加，所以这时共振峰的宽度将随着温度的上升而增加，同时峰值也逐渐减小，这种现象称为多普勒效应或多普勒展宽。
瞬发中子和缓发中子：裂变中，99％以上的中子是在裂变的瞬间(约10-14s)发射出来的，把这些中子叫瞬发中子；裂变中子中，还有小于1％的中子是在裂变碎片衰变过程中发射出来的，把这些中子叫缓发中子。
第二章—中子慢化和慢化能谱慢化时间：裂变中子能量由裂变能慢化到热能所需要的平均时间。
扩散时间：无限介质内热中子在自产生至被俘获以前所经过的平均时间。
平均寿命：在反应堆动力学计算中往往需要用到快中子自裂变产生到慢化成为热中子，直至最后被俘获的平均时间，称为中子的平均寿命。
慢化密度：在r处每秒每单位体积内慢化到能量E以下的中子数。
分界能或缝合能：通常把某个分界能量E c以下的中子称为热中子，E c称为分界能或缝合能。
第三章—中子扩散理论中子角密度：在r处单位体积内和能量为E的单位能量间隔内，运动方向为 的单位立体角内的中子数目。
慢化长度：中子从慢化成为热中子处到被吸收为止在介质中运动所穿行的直线距离。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
LC
FC
图4-4 串级均匀控制方案
4.2.1 常用的结构形式
（3）双冲量均匀控制 “冲量”—信号， 冲量” 信号， 双冲量” “双冲量”— 一个控制 器 两个测量信号之差为被控 变量。 变量。
图 液位和流量 I0=IL-IF+IS
恒流源的输出 IL与IF符号相反，互相抵消， 符号相反，互相抵消， 调整恒流源的输出， 调整恒流源的输出，使加法器 的输出在给定值。 的输出在给定值。 IL I0 出现偏差，控制器动作 IF
FC I0 I0=IL-IF+IS IS IF
当流量和液位相似时，重新恢复平衡
4.2.2
控制规律的选择
简单均匀：控制器——纯比例 纯比例， 简单均匀：控制器——纯比例，或比例积分 串级均匀：主控制器——纯比例 纯比例， 串级均匀：主控制器——纯比例，或比例积分 副控制器——纯比例， 副控制器——纯比例，或比例积分 纯比例 双冲量均匀：控制器——比例积分 双冲量均匀：控制器——比例积分 不能加微分控制规律 利：积分的引入对液位参数有利，液位不越限，高频噪声 积分的引入对液位参数有利，液位不越限， 弊：积分的引入对流量信号不利，平衡状态过程很短，积 积分的引入对流量信号不利，平衡状态过程很短， 分饱和
第 章 均匀控制系统
4.1 均匀控制问题的提出及特点 4.2 均匀控制方案 4.3 均匀控制系统的理论分析 4.4 其他需要说明的问题 Nhomakorabea4
教学进程
4.3 均匀控制系统的理论分析
常规的基于传递函数分析方法（略） 常规的基于传递函数分析方法（ 课本中介绍的关联系统分析方法
G G1V G2V
GV G= 1 2 G V
LC
图4-3简单均匀控制方案
4.2.1 常用的结构形式
（2）串级均匀控制 结构与串级系统相同，主控制器与简单均匀控制器参数 结构与串级系统相同， 设置相同。 设置相同。 控制目的： 控制目的：
不是为了提高主参数液位的控制质量； 不是为了提高主参数液位的控制质量； 为了提高主参数液位的控制质量
是为了克服控制阀压力波动及自衡作用 对流量的影响，使流量变化平缓。 对流量的影响，使流量变化平缓。
第 章 均匀控制系统
4.1 均匀控制问题的提出及特点 4.2 均匀控制方案 4.3 均匀控制系统的理论分析 4.4 其他需要说明的问题
4
教学进程
4.2 均匀控制方案
4.2.1常用的结构形式 （1）简单均匀控制 结构与单回路相同，在控制器参数整定上不同， 结构与单回路相同 ， 在控制器参数整定上不同 ， 较 大的比例度和积分时间（弱控制作用） 大的比例度和积分时间（弱控制作用） 适用于干扰不大，要求不高的场合 适用于干扰不大，
4.2.3 参数整定
串级均匀控制中的流量副控制器按普通流量控制器进行整定， 串级均匀控制中的流量副控制器按普通流量控制器进行整定， 其它形式的控制器都需要按均匀控制的要求进行整定。 其它形式的控制器都需要按均匀控制的要求进行整定。 整定的原则——“ 整定的原则——“慢”，过渡过程不能出现振荡 ①以保证液位不超出允许的波动范围，先设置好控制器参数。 以保证液位不超出允许的波动范围，先设置好控制器参数。 ②修正控制器参数，充分利用容器的缓冲作用，使液位在最 修正控制器参数，充分利用容器的缓冲作用， 大允许的范围内波动，输出流量尽量平稳。 大允许的范围内波动，输出流量尽量平稳。 ③根据工艺对流量和液位两个参数的要求，适当调整控制器 根据工艺对流量和液位两个参数的要求， 的参数。 的参数。 方法和步骤： 方法和步骤：见P80
过程控制系统及工程
第4章 均匀控制系统
第 章 均匀控制系统
4.1 均匀控制问题的提出及特点 4.2 均匀控制方案 4.3 均匀控制系统的理论分析 4.4 其他需要说明的问题
4
教学进程
4.1 均匀控制问题的提出及特点
过程生产的连续性——物料连续 前一设备出，后一设备进, 过程生产的连续性——物料连续，前一设备出，后一设备进, 物料连续， 前后设备的控制系统经常会出现不协调（矛盾）。 前后设备的控制系统经常会出现不协调（矛盾）。 如串联精馏塔系统
G G 12 G = 11 G G 21 22
G
u1 u2
x1 x2
图4—6 单输入双输出均匀控制系统
图4—7 双输入双输出均匀控制系统
第 章 均匀控制系统
4.1 均匀控制问题的提出及特点 4.2 均匀控制方案 4.3 均匀控制系统的理论分析 4.4 其他需要说明的问题
4
教学进程
F L t
（a）KC较大 （b）KC较小
L L F t
（C）KC→0
F t
均匀控制目的：两参数都允许在一定范围内波动，但波动都不大 均匀控制目的：两参数都允许在一定范围内波动，
4.1 均匀控制问题的提出及特点
均匀控制系统的特点
（1）结构上无特殊性 可以是单回路，可以是串级， 可以是单回路，可以是串级，均匀是指控制目 结构。 的，而不是指 结构。 参数都要允许变化，但都要缓慢， （2）参数都要允许变化，但都要缓慢，并且要有主次 参数变化要限定范围（非定值控制， （3）参数变化要限定范围（非定值控制，而是定范围 控制） 控制） 注意：明确均匀控制意图 注意：明确均匀控制意图。
4.4 其他需要说明的问题
4.4.1 气体压力与流量的均匀控制
对于汽相物料，前后设备间的均匀控制一般是压力和流量 对于汽相物料， 的串级均匀控制，P90图 的串级均匀控制，P90图4-12
PC 精 馏 塔
FC 去加氢反应器 器
流
4.4.2 实现均匀控制的其他方法 也可以采用非线性控制实现 （ 第 8章 ）
乙 塔
L C
甲 塔
F C
甲塔控制液位，而乙塔要控制进料量，出现矛盾 甲塔控制液位，而乙塔要控制进料量，
4.1 均匀控制问题的提出及特点
解决办法： 解决办法：工艺上可在两塔之间加入缓冲罐 ——增加投资 ——增加投资 控制系统上解决——均匀控制系统 控制系统上解决——均匀控制系统 做法：把两参数统一考虑，只设置一个控制系统， 做法：把两参数统一考虑，只设置一个控制系统， LC， 如LC，然后调整控制器参数