过程控制技术-第一章过程控制系统的基本概念

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第一章过程控制系统概述

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第1章过程控制系统概述
图为室温自动控制系统，自动化仪表代替了人。恒温室
3 TC
回风
1
送风
过程控制系统的定义：
4
M
为实现对某个工艺参数的自动控制，由相互联系、制约的一些仪表、装置及工艺对象、设备构成的一个整体。
过程控制系统的主要任务热水是：对生产过程中的重要参数回水（温度、压力、流量、物位、图2 室温自动控制系统示意图 1—热水加热器；3—控制器；成分、湿度等）进行控制，使 2—传感变送器；4—执行器其保持恒定或按一定规律变化。
2．控制方案丰富
生产工业的特点、被控过程的多样性决定控制方案的多样性。系统硬件和控制算法、软件设计。
3．控制对象大多属于慢过程
连续工业过程大惯性和大滞后的特点决定了被控过程为慢过程。
4．大多数工艺要求定值控制
被控参数的设定值为一个定值，减小或消除外界干扰，使被控量尽量保持接近或等于设定值。
5．大多使用标准化的检测、控制仪表及装置
兰州理工大学电信学院
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第1章过程控制系统概述
1.开环控制系统开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。 2.闭环控制系统闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈( Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。error)描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差﹔快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。 3 .阶跃响应阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态后﹐系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。稳是指系统的稳定性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的﹔准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差来(Steady-state)

过程装备控制技术及应用习题及参考答案

过程装备控制技术及应用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。

第一章过程控制基本概念.

课程要求及参考书目
教学目标
• • • • • 什么是过程控制系统过程控制系统的基本设计方法和原则过程控制系统的建模与辨识过程控制系统的控制器设计与稳定性分析了解过程控制系统的性能评估方法
教材及主要参考书目
• 《工业系统辨识与控制》，李少远等，化学工业出版社，2010年 • 《自动控制原理》，胡寿松，科学出版社，2001年及以后新版本 • 《现代控制工程》（第二版），绪方胜彦著，卢伯英等译，科学出版社， 1984
测量变送 Gm (s)
图1.4 简单过程控制的系统框图
1.1 工业过程控制系统
常用术语
• 被控对象(Process/Object)：被控制的设备或装置
• 被控变量(Controlled Variable)：需要对其进行控制的工艺变量
• 扰动(Disturbance)：影响被控变量的各种扰动作用 • 操纵变量(Manipulated Variable)：受执行机构操纵用于克服扰动影响的变量 • 测量值(Measurement )：被控变量经检测变送后即是测量值 • 给定值(Set Point)：即被控变量的设定值 • 偏差值(Error)：被控量的给定值与测量值之差
过程控制系统控制目标被控对象，被控变量，操纵变量，…
控制器方案设计
1.2 控制规律的选择
PID控制器（包括：单回路PID、串级、前馈、均匀、比值、分程、选择或超驰控制等）特点：主要适用于SISO系统、基本上不需要对象的动态模型、结构简单、在线调整方便。 APC控制器（先进控制方法，包括：解耦控制、内模控制、预测控制、自适应控制等），

Steam
Transmitter Process fluid Ti(t) T Condensate return

过程控制

第一章过程控制系统绪论基本概念
第一节过程控制系统的发展状况
• 过程控制：指在生产过程中，运用合适的控制策略，采用自动化仪表及系统来代替操作人员的部分或全部劳动，使生产过程在不同程度上自动地进行。
人工调节
给水调节阀省煤器 W 给水 h 过热器 D 蒸汽
汽包
水位计
水冷壁
汽包锅炉给水人工调节示意图
第二节建立数学模型的方法
一. 机理建模
1 单容液位对象的数学模型
单容对象：只有一个储蓄容量的对象。
（1）自平衡过程的动态特性
自平衡过程：指过程在扰动作用下，其平衡状态被破坏，不需要操作人员或仪表等干预，依靠其自身逐渐达到新的平衡状态的过程。
液位过程
若
（见下页图）
q1 输入变量：
输出变量： h
现场总线控制系统FCS
计算机综合自动化系统CIPS
现场智能设备互连通信网络
管理与控制一体化
第一节过程控制系统的发展状况
过程控制系统发展历史
（20世纪50年代末～60年代）局部自动化阶段过程控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统自动化仪表：采用的是基地式仪表和部分单元组合仪表（气动Ⅰ 型和电动Ⅰ型）；控制理论：以反馈为中心的经典控制理论
式中：
T0 AR2 过程的时间常数
K0 R2 过程的放大系数
A
过程的容量系数
（2）无自平衡过程的动态特性
无自平衡过程: 指过程在扰动作用下，其平衡状态被破坏后，不经过操作人员或仪表等干预，仅依靠其自身能力不能重新恢复平衡状态的过程。以液位过程为例，见下页图
d h q1 q2 A 过程的微分方程为： dt
过程的动态特性为： H ( S ) 1 1 W0 ( S ) Q1 ( S ) AS Ta S

过程控制-第一章

第一章过程控制系统
1 了解过程控制技术的开环、闭环概念。 2 了解过控系统的组成、分类和品质指标。 3 能简单使用MATLAB软件。 4 了解本课程定位及学习方法。
1
过程控制与自动化仪表
1.1 引言
所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情况下，利用外加设备或控制装置使生产过程或被控对象中的某一物理量或多个物理量自动地按照期望的规律去运行或变化。
稳定性静态指标动态指标
平稳：“稳”即系统必须是稳定的，这也是最重要、最基本的需求。准确：“准”是指控制系统的准确性、控制的精确程度，通常用稳态误差来描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差。迅速：“快”是指控制系统响应的快速性。
11
过程控制与自动化仪表
1.3 过程控制系统的组成
系统的各种作用量
1）被控变量——是表征生产设备或过程运行状况，需要加以控制的变量，也是过程控制系统的输出量。
2）设定值——又称给定值，是工艺要求被控变量需要达到的目标值，也是过程控制系统的输入量。
3）测量值——是检测元件与变送器的输出信号值，也称反馈量。
4）扰动量——又称干扰或“噪声”，通常是指引起被控变量发生变化的各种因素。
5）操纵变量——受执行器操纵，具体实现控制作用的变量称为操纵变量。
6）偏差——通常把设定值与测量值之差称作偏差。
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Hale Waihona Puke 过程控制与自动化仪表1.4 过程控制系统的分类和品质指标
1.4.1 过程控制系统的分类
1．定值控制系统
在生产过程中，如果要求控制系统使被控变量保持在一个生产指标上不变，或者说要求工艺参数的设定值不变，这类控制系统称为定值控制系统。

过程控制系统及其应用

第五节物位检测仪表一、物位仪表种类二、静压式液位变送器三、超声波液位计
习题
.
第三章过程通道信号处理及调节仪表
第一节温度变送器一、概述二、放大单元工作原理三、热电偶温度变送器量程单元四、变送器的信号调试方法五、DBW型温度变送器的型号表示六、DCW型温度变送器
第二节 DDZ-Ⅲ型全刻度指示调节器一、概述二、基型调节器的工作原理三、可编程序数字调节器
器驱动调节阀，改变输入对象的操纵量q，使被控量受到控制。
.
第三节过程控制的分类
一、各种分类方法
1）按被控量分类：温度控制系统，压力控制系统，流量控制系统，液位控制系统等。
2）按控制系统回路分类：开环控制系统及闭环控制系统，单回路控制和多回路控制。
3）按控制器的控制算法分类：比例控制系统，比例积分控制系统，比例积分微分控制系统及位式控制系统等。
过程控制系统及其应用
.
目录
第一章过程控制的基本概念
第一节过程控制的发展概况第二节过程控制系统的组成
一、被控对象二、传感器和变送器三、控制器四、执行器五、控制阀
第三节过程控制的分类一、各种分类方法二、设定值分类
第四节生产对过控制的要求和指标一、生产对过程控制的要求二、过程控制系统的品质指标
第三节变风量空调系统一、变风量空调系统概述二、变风量空调系统的自动控制
参考文献
.
第一章过程控制的基本概念
第一节过程控制的发展概况第二节过程控制系统的组成第三节过程控制的分类第四节生产对过程控制的要求和指标
.
第一节过程控制的发展概况
自20世纪50年代以来，由于计算机技术的发展，带来了自动化发展的惊人成就。自动化的发

过程控制技术-第一章过程控制系统的基本概念

1 过程控制系统的基本概念
1.1过程控制系统的组成及其分类 1.1过程控制系统的组成及其分类
过程控制系统的组成及其分类自动控制是在人工控制的基础上发展起来的。下面先通过一个示例，将人工控制与过程控制进行对比分析，看过程控制系统是由哪些部分组成的。
1 过程控制系统的基本概念
通过上述示由被控对象、测量变送器、控制器、控制阀四个基本环节所组成。
2.基本要求 2.基本要求（1）弄清楚组成过程控制系统的结构，掌握描述控制系统的原理图和方块图及其专用术语。（2）掌握闭环控制系统实现自动控制的基本原理，尤其是负反馈在过程控制中的作用。学会用负反馈原理构成简单的闭环控制系统。馈原理构成简单的闭环控制系统。（3）了解开环控制与闭环控制的差别及各自的特点。（4）弄清楚定值控制系统与随动控制系统的区别，连续系统与离散系统的区别。连续系统与离散系统的区别。（5）理解控制系统过渡过程（或时间响应）的概念。
1 过程控制系统的基本概念
当锅炉汽包水位控制系统处于平衡状态即静态时，扰动作用为零，设定值不变，系统中控制器的输出和控制阀的输出都暂不改变，这时被控变量汽包水位也就不变。一旦设定值有了改变或扰动作用于系统，系统平衡被破坏，被控变量开始偏离设定值，此时控制器、控制阀将相应动作，改变操纵变量给水量的大小，使被控变量汽包水位回到设定值，恢复平衡状态。
1 过程控制系统的基本概念
在生产过程中，不仅要了解系统的静态，更需要了解系统的动态。当过程控制系统在动态阶段中，被控变量是不断变化的，这一随时间变化的过程称为过程控制系统的过渡过程或时间响应。即一个过程控制系统在外作用下从原有稳定状态过渡到另一个稳定状态的过程，称为过程控制系统的过渡过程。

过程控制第一章

操纵变量
给定值

1.2.2 过程控制系统的分类：
1.按系统的开环和闭环分类（1）开环控制系统
系统的被控量对系统的控制作用没影响，结构简单，没有闭合回路，控制精度取决于系统各组成环节的精度。有干扰时无法自动补偿，精度不能保证。只适用于输入和输出关系已知，且不存在干扰或干扰很弱的场合。

态值上下振荡的次数；

上升时间tr：该时间是指系统的输出量第一次到达输出稳态值所对应的时刻。对于无振荡的系统，常把输出量从输出稳态值的10%到输出稳态值的 90%所对应的时间叫为上升时间；

延迟时间：响应曲线首次达到静态值的一半所需的时间，记为td;
衰减比N：第一个波峰与第二个波峰之比，是反应过程稳定性的一个指标。N>1为衰减振荡，N=1为等幅振荡，N<1为发散振荡。振荡周期T：从第一个波峰到第二个波峰的时间。 T的倒数为振荡频率，T越短。快速性越好。
被控对象中要求保持设定值的工艺参数
除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素给定值与实际值蒸汽复合负荷的变化之差冷却水温度的变化
扰动量
偏差
被控对象锅炉汽包
被控变量锅炉给水量汽包的期望水位的预定值受控制器操纵，用以克服扰动的影响使被控量保持设定值的物料量或能量
过程控制
第一章绪论
课程考核
平时成绩（占40% ）：出勤+课堂提问+作业；

大作业（占60% ）。

先修课程：自动控制原理
第一章绪论

人工控制与自动控制：
1.1 概述--过程控制及发展历史

一、什么是过程控制？
过程（工业生产过程）：在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。工业生产过程可分为：连续生产过程和离散生产过程。连续生产过程、离散生产过程和间歇生产过程（批量生产过程）。

过程控制系统(1)

第一章过程控制系统概述1.五大参量：温度、压力、流量、物位（液位）、成分2.过程控制系统的组成：控制器，执行器，被控过程和测量变送等组成；除被控对象外都是变送单元。

过程控制系统由两大部分组成:过程仪表和被控对象过程控制系统由三大部分组成:检测变送单元，控制器，被控对象。

系统中的名词术语：1）被控过程：生产过程中被控制的工艺设备或装置（即从被控参数检测点至调节阀之间的管道或设备）。

2）检测变送器：检测量转换为统一标准的电信号。

3）调节器（控制器）：实时地对被控系统施加控制用。

4）执行器：将控制信号进行放大以驱动调节阀。

5）被控参数：被控过程内要求保持稳定的工艺参数。

6）控制参数：使被控参数保持期望值的物料量或能量。

7）设定值：被控参数的预定值。

8）测量值：测量变送器输出的被控参数值。

9）偏差：设定值与测量值之差。

10）扰动作用：作用于被控对象并引起被控变量变化的作用。

11）控制作用：调节器的输出（控制调节阀的开度）。

控制器，执行器和检测变送环节称为过程仪表；过程控制系统由过程仪表和被控过程组成。

3.性能指标：包含了对控制系统的稳定性、准确性和快速性三方面的评价。

稳态误差ess：描述系统稳态特性的唯一指标（静态指标）。

衰减比n：n<1,表示过渡过程为发散振荡;n=1,表示过渡过程为等幅振荡;n>1,表示过渡过程为衰减振荡。

一般为4:1-10:1，4:1为理想指标，也是用来调试的。

前馈，反馈控制特点（1）反馈控制系统：根据系统被控参数与给定值的偏差进行工作；是按照偏差进行调节，达到减小或消除偏差的目的；偏差值是系统调节的依据；可以有多个反馈信号；属于闭环控制系统。

（2）前馈控制系统：根据扰动大小进行控制，扰动是控制的依据；控制及时；属于开环控制系统；实际生产中不采用第二章过程检测仪表控制器输出:1.电动仪表：4-20mA，DC（远距离）；1-5V，DC（短距离）气动仪表：20-100Kpa（100m）直流电流4-20mA，空气压力20-100Kpa为通用标准信号。

过程控制与系统(整理)

S10过程控制系统的基本概念1、过程控制仪表与装置的分类及特点按能源形式分类：可分为电动、气动、液动和机械式；按信号类型分类：模拟式和数字式（数字式调节器、工业控制计算机（IPC）、集散型控制系统DCS、现场总线控制系统FCS）两大类；按结构形式分类：单元组合式控制（变送单元、转换单元、调节单元、运算单元、显示单元、给定单元、执行单元、辅助单元）仪表、基地式控制仪表、集散系统（DCS系统是一种以微型计算机为核心的计算机控制装置。

其基本特点是分散控制、集中管理。

）、现场总线控制系统（FCS系统是基于现场总线技术的一种新型计算机控制装置。

其特点是现场控制和双向数字通讯）2、信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。

目的：达到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或不同厂家生产的仪表能够共同使用在同一控制系统中，实现系统的功能3单元组合仪表可分为：变送单元：它能将各种被测参数，如温度，压力，流量，液位等变换成相应的标准统一信号（4-20mA，0-10mA或20-100kPa）传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。

执行单元:它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。

调节单元:它将测量信号与给定信号进行比较，按偏差控制执行器的动作，使测量值与给定值相等。

(品种有：P、PI、、PD、PID)转换单元:将电压，频率等电信号转换为标准统一信号，或者进行标准统一信号之间的转换。

运算单元:它将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算，适用于多种参数综合控制、配比控制、流量信号的温度压力水补偿计算等。

显示单元:它对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算，供操作人员监视控制系统工况之用。

给定单元:输出标准统一信号，作为被控变量的给定值送到调节单元，实现定值控制。

其输出信号可以供给其它仪表作为参考基准值。

辅助单元:辅助单元是为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪表（操作器、阻尼器、限幅器、安全栅等）。

过程控制的基本概念

过程控制是一种管理技术，用于控制各种系统中的过程，以获得较好的性能和最佳可
靠性。

它可以帮助组织更好地控制和监督它们的过程，从而提高生产率和质量。

过程控制的基本概念是控制过程的可变自动化，以获得可预测的结果。

它涉及分析系统的状态，调整相关变量，根据给定的参数操纵系统，以达到预期的目标。

它可以用于控制从温度到压力，从流量到物料比例等各种物理变量。

过程控制还包括计算机系统，用于收集、分析和处理数据，以便更好地理解系统状态，并采取相应的行动以调整系统的运行。

它还包括安装传感器和控制元件，以监测系统的运
行状况，并采取调整措施。

过程控制的最终目的是提高系统的性能、效率和可靠性。

它可以帮助组织有效地管理过程，使之更加高效、可靠，从而提高生产率和质量。

过程控制的基本概念不仅可以帮助组织更有效地管理它们的系统，而且还可以帮助减少成本和提高效率。

过程控制- 第1章绪论

经济性：要求生产成本低而效率高。
稳定性：系统具有抑制外部扰动，保持生产过程长期稳定运行的能力。
过程控制是控制理论、工艺知识、计算机技术和自动化仪表等知识相结合而构成的一门应用科学。
以具体实例来说明过程控制任务的具体实现
1.确定控制目标 ⑴ 在安全运行条件下，保证热油出口温度稳定。
⑵ 在安全运行条件下，保证热油出口温度和烟气含氧量稳定。
㈡按给定值的信号特点分类
1.定值控制系统 x（t）=常数 2.随动控制系统 x（t） =RND（t）（自动跟踪系统）
目的是使所控制的工艺参数准确快速地跟随给定值变化。 3.程序控制系统 x（t） =f（t）（顺序控制系统）
退火炉温度控制系统的给定值：按升温、保温与逐次降温等程序自动变化的。
ISE e2 t dt min 0
时间乘误差的平方积分（ITSE）
ITSE te2 t dt min 0
误差绝对值积分（IAE）
IAE
0
e
t
dt
min
时间乘误差绝对值的积分（ITAE）
ITAE
0
t
et
dt
min
工艺管道及工艺流程图
控制流程图符号意义
序号
安装位置
图形符号
备注
周四现场教学分组：
学号 1001～1028 1029～1057 1058～最后
时间 8:30 ～9:00 9:00 ～9:30 9:30 ～10:00
地点：机电楼C129
回路编号
被测变量
工段号
功能
1.字母代号 2.仪表位号的书写规则
控制流程图字母意义
字
第一位字母
后继字母字
母被测变量修饰词功能母

过程控制-第一章

被控过程在输入量作用下，其平衡状态被破坏后，没有人和仪器干预，依靠自身能力，不能恢复其平衡状态，这种特性称为无自平衡能力。
过程控制二、建模的目的和要求
➢ 设计过程控制系统和整定调节器参数 ➢ 指导设计生产工艺设备 ➢ 进行仿真试验研究 ➢ 培训运行操纵人员，等等要求：准确可靠；但并不意味着愈准确愈好。鲁棒性实时性要求。往往需要做很多近似处理，比如线性化、模型降阶处理等。
dh
A
R dt
hKuRu
令： A=C，容量系数 T=RC，时间常数 K=KuR，放大倍数
TdhhKu dt
对应的传递函数为：
G( s ) H( s ) K U( s ) Ts 1
过程控制
该对象对应的方框图：
过程控制
U(s)
Qi(s)
1
Ku
+－
Cs
Qo(s)
1
R
H(s)
G(s)H(s) KuC 1S KuR K U(s) 11 1 RCS1 Ts1 CSR
过程控制
Q1(s)
－
Q2(s)
H1(s)
1
1
c1s
R2
Q2(s)
1
－ c2s
Q3(s)
1 R3
对象框图
过程控制
H2(s)111过程来自制G(s) H2(s)
C1s R2 C2s
Q1(s) 1 1 1 1 1 1 1 1 1
C1s R2 C2s R3 C1s R2 C2s R3
R3
C1R2s C2R3s C2R3s C1R2s 1
过程控制
1、数学模型定义被控过程的数学模型（动态特性），是指过程在各输入量（包括控制量与扰动量）作用下，其相应输出量（被控量）变化函数关系的数学表达式。

第一章过程控制系统基本概念介绍

特点：有较高的控制精度和较好的适应能力，有很强的抗干扰能力；当系统的惯性滞后和纯滞后较大时，控制作用对扰动的克服不及时，从而使其控制质量大大降低。
2018/10/20 11
闭环控制系统分类
分三类: 定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。

定值控制系统：设定值保持不变（为一恒定值）的反馈控制系统称为定值控制系统。程序控制系统：设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即根据需要按一定时间程序变化。随动控制系统：设定值不断变化，且事先是不知道的，并要求系统的输出（被控变量）随之而变化。注意它们的区别和联系
2018/10/20 4
2018/10/20
图1-1 锅炉汽包水位控制示意图
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二、过程控制系统组成
1、控制系统常用术语（教材P4）
①被控过程（对象）：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程设备或机器。 ②被控变量：被控过程内要求保持设定值的工艺参数。 ③给定值：工艺参数所要求保持的数值。 ④操纵变量：受控制器操纵，用以克服干扰的影响使被控变量保持设定值的物料量或能量（流过控制阀介质的流量）。 ⑤扰动量：除操纵变量外，作用于被控过程并引起被控变量变化的因素（使被控变量偏离给定值）。 ⑥偏差：测量值与设定值之差。
2018/10/20
3
§1-1过程控制系统组成和表示形式
一、过程控制系统定义第一章－1－23分钟.wmv
过程控制：工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制。过程控制系统：在工业生产中在没有人直接参与的条件下，工艺参数能自动按照预定的规律变化的控制系统。实例
过程控制的作用：
1、实现最优技术指标，提高产品质量。 2、提高经济效益 3、提高劳动生产率 4、改善劳动条件 5、保护环境

《过程控制》

《过程控制》课程笔记第一章概论一、过程控制系统组成与分类1. 过程控制系统的基本组成过程控制系统主要由被控对象、控制器、执行器、检测仪表四个部分组成。

（1）被控对象：指生产过程中的各种设备、机器、容器等，它们是生产过程中需要控制的主要对象。

被控对象具有各种不同的特性，如线性、非线性、时变性等。

（2）控制器：控制器是过程控制系统的核心部分，它根据给定的控制策略，对检测仪表的信号进行处理，生成控制信号，驱动执行器动作，从而实现对被控对象的控制。

控制器的设计和选择直接影响控制效果。

（3）执行器：执行器是控制器与被控对象之间的桥梁，它接收控制器的信号，调节阀门的开度或者调节电机转速，从而实现对被控对象的控制。

执行器的响应速度和精度对控制系统的性能有很大影响。

（4）检测仪表：检测仪表用于实时测量被控对象的各项参数，如温度、压力、流量等，并将这些参数转换为电信号，传输给控制器。

检测仪表的准确性和灵敏度对控制系统的性能同样重要。

2. 过程控制系统的分类根据控制系统的结构特点，过程控制系统可以分为两大类：开环控制系统和闭环控制系统。

（1）开环控制系统：开环控制系统没有反馈环节，控制器根据给定的控制策略，直接生成控制信号，驱动执行器动作。

开环控制系统的优点是结构简单，成本低，但缺点是控制精度较低，容易受到外部干扰。

（2）闭环控制系统：闭环控制系统具有反馈环节，控制器根据检测仪表的信号，实时调整控制策略，生成控制信号，驱动执行器动作。

闭环控制系统的优点是控制精度高，抗干扰能力强，但缺点是结构复杂，成本较高。

二、过程控制系统性能指标1. 稳态误差：稳态误差是指系统在稳态时，输出值与设定值之间的差值。

稳态误差越小，表示系统的控制精度越高。

稳态误差可以通过调整控制器的参数来减小。

2. 动态性能：动态性能是指系统在过渡过程中，输出值随时间的变化规律。

动态性能指标包括上升时间、调整时间、超调量等。

动态性能的好坏直接影响到系统的响应速度和稳定性。

过程控制系统的基本概念

第十章过程控制系统的基本概念
一、过程控制系统
二、过程控制系统的组成三、控制系统方框图
四、过程控制系统的系统
自动控制：就是在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置(控制装置)，使机器、设备或生产过程(控制对象)的某个工作状态或参数(被控量)按照预定的规律自动地运行。
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自动控制系统的未来发展前景：现代化工厂向规模集约化方向发展时，生产工艺对控制系统的可靠性、运算能力、扩展能力、开放性、操作及监控水平等方面提出了越来越高的要求。传统的DCS系统已经不能满足现代工业自动化控制的设计标准和要求。随着工业自动化控制理论、计算机技术和现代通信技术的迅速发展，自动控制系统的未来发展方向将向智能化、网络化、全集成自动化等方向发展。
自动控制系统：是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制系统。
过程控制系统：以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。
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二、控制系统的组成
对象：被控制的装置或设备，其输出即为被控量；检测元件及变送器：检测元件的功能是感受并测出被控量的大小，变送器的作用则是检测元件测出的被控量变换成控制器所需要的信号形式；控制器：它将检测元件或变送器送来的信号与被控变量的设定值信号进行比较得出偏差信号，根据这个偏差信号的大小按一定的运算规律计算控制信号u，然后将控制信号传送给执行器。执行器：其作用是接受控制器发出的控制信号u，直接改变操纵量q(例如电流、重油、煤气等的量)，即调整能量或物料的平衡，使被控量回复至设定数值。
2010年服务工作总结
三、控制系统方框图
四、过程控制系统的分类

过程装备控制技术

第一章控制系统的基本概念1,生产过程自动化系统包含如下四个部分的内容：自动检测系统（2）信号连锁系统（3）自动操纵系统（4）自动控制系统2,过程装备控制的任务和要求过程装备控制是工艺生产过程自动化的重要组成部分，它主要是针对过程装备的主要参数，即温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等参数进行控制。

工艺生产过程装备控制的要求是多方面的，最终可以归纳为三项要求：即安全性、经济性和稳定性。

3,控制系统的组成被控对象，测量元件和变送器，调节器：又称控制器，执行器4，控制系统的方框图:被控变量y，给定值（或设定值）Ys，测量值Ym，操纵变量（或控制变量）m，干扰（或外界干扰）f，偏差信号e，控制信号u5，控制系统系统的分类按给定值的特点划分：定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统按系统输出信号对操纵变量影响划分：闭环控制，开环控制按系统的复杂程度划分：简单控制系统，复杂控制系统按系统克服干扰的方法划分：反馈控制系统，前馈控制系统，前馈－反馈控制系统6，控制系统的过渡过程从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内。

然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。

7，控制系统的过渡过程有发散振荡过程，等幅振荡过程，衰减振荡过程，非振荡的单调过程综上所述，一个自动控制系统的过渡过程，首先应是一个渐趋稳定的过程，这是满足输生产要求的基本保证；其次，在大多数场合下，应是一个衰减振荡的过程。

8，控制系统的性能指标一类是以系统受到单位阶跃输入作用后的响应曲线（又称为过渡过程曲线）的形式给出的，如最大偏差（或超调量）、衰减比、余差、回复时间等，称为过渡过程的质量指标；另一类是偏差积分性能指标，一般是希望输出与系统实际输出之间误差的某个函数的积分，常用的有平方误差积分指标（ISE）、时间乘平方误差的积分指标（ITSE）、绝对误差积分指标（IAE）以及时间乘绝对误差的积分指标（ITAE）等，这些值达到最小值的系统是某种意义下的最优系统。

过程控制技术-第一章过程控制系统的基本概念

第一章过程控制系统概述

过程装备控制技术及应用习题及参考答案

第一章过程控制基本概念.

过程控制

过程控制-第一章

过程控制系统及其应用

过程控制技术-第一章 过程控制系统的基本概念

过程控制第一章

过程控制系统(1)

过程控制与系统(整理)

过程控制的基本概念

过程控制- 第1章绪论

过程控制-第一章

第一章过程控制系统基本概念介绍

《过程控制》

过程控制系统的基本概念

过程装备控制技术

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