河南理工大学-过程控制-复习知识点（全）
过程控制工程复习的主要内容
过程控制工程复习的主要内容
1、常规的基于机理的系统建模，由原理方程绘制过程的方框图，
根据方框图求控制通道、干扰通道、传递函数。
2、单回路控制系统：方框图的绘制，调节阀的形式选择（气开、
气关），控制器正反作用的选择，基于响应曲线法的控制器参数整定。
3、串级控制系统：方框图的绘制，调节阀的形式选择（气开、气
关），控制器正反作用的选择，根据给定的工艺条件设计串级控制系统。
4、前馈控制系统：方框图的绘制，前馈控制器的计算，根据给定
的工艺条件设计基于前馈的控制系统（前馈+反馈，前馈+串级）。
5、比值控制系统：方框图的绘制，比值器比值系数与流量比之间
关系的计算，根据给定的工艺条件设计比值控制系统，正常工作条件下变送器的输出信号的计算。
流量信号与变送器输出信号之间的关系试卷中不提供，比值器的输入输出关系试卷中也不提供。
6、选择控制：方框图的绘制，根据给定的工艺条件设计选择控制
系统，选择器的确定，控制器正反作用的确定。
7、分程控制：方框图的绘制，调节阀的形式选择（气开、气关），
根据给定的工艺条件设计分程控制系统，控制器正反作用的确定。
8、大纯滞后过程的控制的基本思想，Smith控制器的设计思路。
9、锅炉水位的双冲量控制，累加器中系数的确定方法。
10、作业，期中考试中涉及到的内容必须掌握。
11、反应釜温度控制实验的基本内容必须掌握。
12、监控软件的设计思想必须掌握，WinCC的基本特性需要掌握。
13、均匀控制，多回路控制系统的分析与设计，内模控制本次考试
不涉及。
过程控制系统 复习总结
过程控制系统知识点总结)一、概论1、过程控制概念:五大参数。
过程控制的定义:工业中的过程控制就是指以温度、压力、流量、液位与成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。
2、简单控制系统框图。
控制仪表的定义:接收检测仪表的测量信号,控制生产过程正常进行的仪表。
主要包括:控制器、变送器、运算器、执行器等,以及新型控制仪表及装置。
控制仪表的作用:对检测仪表的信号进行运算、处理,发出控制信号,对生产过程进行控制。
3、能将控制流程图(工程图、工程设计图册)转化成控制系统框图。
4、DDZ -Ⅲ型仪表的电压信号制,电流信号制。
QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。
它们之间联用要采用电气转换器。
5、电信号的传输方式,各自特点。
电压传输特点:1)、 某台仪表故障时基本不影响其它仪表; 2)、 有公共接地点;3)、 传输过程有电压损耗,故电压信号不适宜远传。
电流信号的特点:1)、某台仪表出故障时,影响其她仪表;2)、无公共地点。
若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。
6、变送器有四线制与二线制之分。
区别。
1、四线制:电源与信号分别传送,对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。
2、两线制:节省电缆及安装费用,有利于防爆。
活零点,两条线既就是信号线又就是电源线。
7、本安防爆系统的2个条件。
第一个字母:参数类型 T ——温度(Temperature) P ——压力(Pressure) L ——物位(Level) F ——流量(Flow) W ——重量(Weight) 第二个字母:功能符号 T ——变送器(transmitter) C ——控制器(Controller) I ——指示器(Indicator) R ——记录仪(Recorder) A ——报警器(Alarm)加热炉1、在危险场所使用本质安全型防爆仪表。
2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅,以限制流入危险场所的能量。
8、安全栅的作用、种类。
《过程控制系统》复习要点2.0版概述
《过程控制系统》复习要点：1.无自平衡能力的单容纯滞后过程的传递函数P16Wo(s)=sT a 1 式中Ta 为过程的积分时间常数、Ta=C 0 2.有自衡能力单容纯滞后过程的数学模型P12q 1-q 2=A dt dh ①将式变成增量形式△q 1-△q 2△q 2=2R h ∆ 或R 2=2q h ∆∆ 将 ①②式进行拉氏变=)(0s W )()(1S Q S H =122+CS R R =100+S T K T0 液位过程时间常数 ，220C R T =K0 液位过程的时间常数，K 0=R 2C 液位过程的容量系数3.常用的压力检测仪表的类型P47弹性式压力表；弹性式压力表是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换为位移来测量的。
（弹簧管式压力表、膜片压力表、文管式压力表）液柱式压力表；液柱式压力表是根据流体静力学原理，将被测压力转换成位移来测量的。
（单管压力计、U 形管压力计）电气式压力表；活塞式压力表是将被测压力转换成电容、电势、电阻等电量的变化间接来测量压力。
（应变片式压力计、霍尔片式压力计、热电式真空计）活塞式压力表；活塞式压力表是根据液压机传递压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的重量进行测量。
通常作为标准仪器对弹性压力表进行校验与刻度4.调节阀理想的流量特性P117理想的流量特性，就是在阀前后压差为一定的情况下（△p=常量）得到的流量特性。
它取决于阀芯的形状。
不同的阀芯曲面可以得到不同的理想流量特性，理性流量特性有直线流量特性、对数流量特性、快开流量特性与抛物线流量特性四种.5.控制方案设计的阶跃响应性能指标P1421.余差（静态偏差）C ：余差是指系统过度过程终了时给定值与被控参数稳态值之差。
它是一个重要的静态指标，一般要求余差不超过预定值或接近零。
2.衰减率：衡量系统过度稳定性的一个动态指标，一般取0.75-0.93.超调量：对于定制系统来说，超调量是指被控参数第一个波峰与给定值的差与给定值的百分比。
过程控制知识点(精编)
(一)概述1.过程控制概念：采用数字或模拟控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制。
2.学科定位：过程控制是控制理论、工艺知识、计算机技术和仪器仪表知识相结合而构成的一门应用学科。
3.过程控制的目标：安全性，稳定性，经济性。
4.过程控制主要是指连续过程工业的过程控制。
5.过程控制系统基本框图：6.过程控制系统的特点:1)被控过程的多样性2)控制方案的多样性,包括系统硬件组成和控制算法以及软件设计的多样性。
3)被控过程属慢过程且多属参数控制4)定值控制是过程控制的主要形式5)过程控制有多种分类方法。
过程控制系统阶跃应曲线：7.衰减比η：衡量振荡过程衰减程度的指标，等于两个相邻同向波峰值之比。
即：8.衰减率ϕ：指每经过一个周期以后，波动幅度衰减的百分数，即：衰减比常用表示。
9.最大动态偏差y1：被控参数偏离其最终稳态值的最大值。
衡量过程控制系统动态准确性的指标10.超调量：最大动态偏差占稳态值的百分比。
11.余差：衡量控制系统稳态准确性的性能指标。
12.调节时间：从过渡过程开始到结束的时间。
当被控量进入其稳态值的范围内，过渡过程结束。
调节时间是过程控制系统快速性的指标。
13.振荡频率：振荡周期P的倒数，即：当相同，越大则越短；当相同时，则越高，越短。
因此，振荡频率也可衡量过程控制系统快速性。
被控对象的数学模型（动态特性）：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。
14. 被控对象的动态特性的特点：1单调不振荡。
2具有延迟性和大的时间常数。
3具有纯时间滞后。
4具有自平衡和非平衡特性。
5非线性。
(二)过程控制系统建模方法机理法建模：根据生产过程中实际发生的变化机理，写出各种有关方程式，从而得到所需的数学模型。
测试法建模：根据工业过程的输入、输出的实测数据进行某种数学处理后得到的模型。
经典辨识法：测定动态特性的时域方法，测定动态特性的频域方法，测定动态特性的统计相关法。
过程控制原理复习提纲
调节器进行状态转换后，输出值不发生跳动，即状态转换无冲 击。
-15 什么是调节器的正作用、反作用？在电路中是如何实现的？ 正作用： 偏差=测量值-给定值 反作用 偏差=给定值-测量值，
2）运放输入端的切换开关实现的。
3-18 给出实用的PID数字表达式，数字仪表中常有哪些改进型PID算 法？ PID运算算式：
调节阀的工作流量特性 在实际的工艺装置上，调节阀由于和其他阀门、设备、管
道等串联使用，阀门两端的压差随流量变化而变化，这时的流量特性称 为~。
4-8 什么叫气动调节阀的气开式与气关式？其选择原则是什么？
气开式：无压力信号时阀全闭，随压力信号增大，阀门逐渐开大的气 动调节阀。
气关式：无压力信号时阀全开，随压力信号增大，阀门逐渐关 小的气动调节阀。
六、系统阶跃响应的单项性能指标：
（1） 衰减比n、衰减率
（2）最大动态偏差A和超调量
（3）残余偏差C（4）调节时间Ts和振荡频率w
系统阶跃响应的综合性能指标：
（1） 偏差积分IE (2)绝对偏差积分IAE （3）
平方偏差积分ISE （4）时间与绝对偏差乘
积积分ITAE
第一章课后题； 1-1 过程控制哪些特点？ 见第1页二题。
比例度P的物理意义：使控制器的输出变化满量程时（就是控制阀从全 关到全开或相反），相应的输入测量值变化占仪表输入量程的百分比。 P=1/Kp ,P越小，Kp越大，控制能力越强。 比例控制的优点;控制及时、反应灵敏、偏差越大、控制力度越大、但 控制结果存在余差。
DDZ-Ⅲ型仪表的特点 （1） 现场传输信号为DC 4~20mA,控制室联络信号为DC 1~5 V， 信号电流与电压的转换电阻为250欧。信号优点是电气零 点不是从零开始，而是从4mA开始，容易识别断电、断线 等故障。同样，因为最小电流不为零，为现场变送器实现 两线制创造了条件。现场变送器与控制室仪表仅用两根线 联系，DC 4~20mA既反映了信号又为现场总线提供了能 源，避免强电进入现场，有利于安全防爆。 （2） 广泛采用集成电路，仪表的电路简化、精度高、可靠性提 高、维修工作量较小。
过程控制复习提纲
一．1过程控制定义：生产过程自动化的简称，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2过程控制的特点:1系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成。
2 被控过程复杂多样，通用控制系统难以设计3 控制方案丰富多彩，控制要求越来越高4 控制过程多属于慢变过程与参量控制5 定值控制是过程控制的主要形式。
3过程控制的要求与任务：安全性、经济性和稳定性4过程控制系统的组成：过程控制系统主要由被控过程和自动化仪表（包括计算机）两部分组成5过程控制系统的分类：1 结构不同的控制系统（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈－反馈复合控制系统 2 设定值不同的控制系统（1）定值控制系统 （2）随动控制系统（3）顺序控制系统自动化仪表的分类与发展1按照安装场地分现场类仪表与控制室类仪表2．按照能源形式分可分为液动、气动和电动安全火花型防爆则是把仪表的电路在短路、断路及误操作等各种状态下可能产生的火花限制在爆炸性气体的点火能量之下，因而与气动仪表、液动仪表一样，具有本质安全防爆性能。
安全火花型防爆系统必须具备两个条件： 一是现场仪表必须设计成安全火花型；二是现场仪表与非危险场所(包括控制室)之间必须经过安全栅，以便对送往现场的电压电流进行严格的限制，从而保证进入现场的电功率在安全范围之内。
二．调节器的作用：将变送器送来的1～5V ·DC 的测量信号，与1～5V ·DC 的给定信号进行比较得到偏差信号，然后再将其偏差信号进行PID 运算，输出4～20mA ·DC 信号，最后通过执行器，实现对过程参数的自动控制。
2．执行器的作用：接受来自调节器的控制信号，改变其阀门开度，从而达到控制介质流量的目的。
3.安全栅：1：保证信号的正常传输，2控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或爆炸性混合物的点火能量以下，以确保过程控制系统的安全火花性能。
传递函数形式比例度δ：调节器输入偏差的相对变化量与相应输出的相对变化量之比，用百分数表示为软手动操作电路：指调节器的输出电流与手动输入电压信号成积分 关系。
过程控制复习资料
1、过程控制就是根据工业生产过程得特点,采用测量仪表执行机构计算机等自动化工具,应用控制理论,设计工业生产过程系统,实现工业生产过程自动化。
2、过程控制有多种方案,包括单回路控制系统前馈控制系统3、控制系统按照结构特点可分为反馈控制系统前馈控制系统复合控制系统。
按给定值信号特点分为定值控制系统、随动控制系统。
4、防爆技术得种类包括隔爆型本安型正压型油浸型充砂型等5、过程控制中压力检测方法有应变片式,压阻式,弹性式,液柱式。
6、半导体热敏电阻包括正温度系数PTC 负温度系数NTC 临界温度电阻CTR。
7、节流流量计基于节流变压降原理,由节流件、导压管及差压检测仪表组成。
8:物位测量方法静压式浮力式电气式超声波式。
9:过程数学模型得求取方法一般有机理建模、试验建模与混合建模。
10调节阀由阀芯阀体组成11调节阀得流量特性有直线流量特性、对数(等百分比)流量特性、抛物线流量特性与快开流量特性四种。
12:DCS得设计思想就是控制分散、管理集中。
13:在工业生产中常见得比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭环比值控制与变比值控制三种。
14、Smith预估补偿原理就是预先估计出被控过程得数学模型 ,然后将预估器并联在被控过程上,使其对过程中得纯滞后进行补偿。
15、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程与测量变送等环节组成。
16、仪表得精度等级又称准确等级 ,通常用引用误差作为判断仪表精度等级得尺度。
17、过程控制系统动态质量指标主要有衰减比n 、超调量σ与过渡过程时间ts。
静态质量指标有稳态误差ess。
18、真值就是指被测变量本身所具有得真实值,在计算误差时,一般用约定真值或相对真值来代替。
19、绝对误差就是指仪表输出信号所代表得被测值与被测参数真值之差20、引用误差就是绝对误差与仪表量程得百分比。
21、调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀、与液动调节阀三大类22、积分作用得优点就是可消除稳态误差(余差),但引入积分作用会使系统稳定性下降。
过程控制复习知识点
第一章1.过程控制系统的组成调节器、调节阀、被控过程、检测变送2.过程控制系统的分类1）按系统的结构特点分类反馈控制系统、前馈控制系统、前馈—反馈控制系统2)按给定值信号的特点分类定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统3.过程控制系统的质量指标系统是衰减震荡的过程、衰减比和衰减率、余差、调节时间，峰值时间第二章1.数学模型的建立方法解析法：根据过程的内在机理，通过静态与动态物料平衡关系，建立数学模型的方法自衡过程和无自衡过程。
2.实验法a.阶跃响应法，试验时需要注意的问题1)试验测定前，被控过程应处于相对稳定的工作状态2)输入阶跃信号的幅值不能过大，也不能过小3)分别输入正负阶跃信号，并测取其响应曲线作对比4)在相同的条件下重复测试几次b.矩形响应法3.混合法第三章1.变送器的类型和特点差压变送器、温度变送器、流量变送器、液位变送器温度变送器的分类是直流毫伏变送器、热电隅温度变送器（热电效应）、热电阻温度变送器温度变送器的特点：（1）采用低漂移，高增益的运算放大器作为主要放大器，具有线路简单和良好的可靠性，稳定性及各项技术性能。
（2）在配热电隅和热电阻的变送器中采用线性化电路，使其输出电流I与被测温度呈线性关系，测量精度高（3）线路中采用了安全火花防暴技术措施，可用于易燃易爆场合（4）采用DC24V集中供电，实现了二线制接线方式液位变送器迁移的原因：差压变送器安装位置与容器液相取压点不在同一个平面上。
2.仪表的选择1)量程的选择2）仪表等级的选择3.仪表的应用1）零点的调整：将变压器的测量起始点由零点迁移到某一点正值或负值2)量程的调整的目的：使变压器输出的信号的上限值Ymax与输入测量信号上限值Ymax相对应。
意义：工程应用中变送器进行零点迁移与量程调整可以提高其灵敏度。
第四章1.理解调节器在控制系统的工作原理2.调节器的分类1）按使用的能源：气动调节器和电动调节器2）按结构形式来分：基地式调节器、单元组合调节器、组装式调节器3）按信号类型：模拟调节器和数字式调节器3.调节器作用方式的选择4.调节规律对控制系统的影响PID调节器参数对系统的影响1）比例度是反映比例控制作用强弱的一个参数。
河南理工自控系统考试要点
1.电力拖动组成：电动机、传动机、生产机械、电源和控制装置。
分类：按拖动电机分类：交流和直流拖动系统，按组成结构：开环电力拖动系统闭环电力拖动系统2.直流电动机的调速方法：调节电枢供电电压，减弱励磁磁通，改变电枢回路电阻。
3.自动控制的调速系统以变频调速为主，以弱磁磁通升速为辅。
4.有静差：指静态时实际转速不等于给定转速。
5.无静差调速系统：指调速系统受到扰动后，又进入稳态运行时，系统的反馈量与给定量相等。
调速性能指标调速、稳速、加减速调速指标分静态.动态指标静态指标：调速范围，静差率6.静差率：系统在某一转速运行时，负载由理想空载增加到额定值所对应的转速降落与理性空载转速之比。
7.调速范围：额定负载时生产机械要求的电动机提供的最高转速和最低转速比8.积分调节器的重要性质：延缓性，积累性，记忆性，反向性。
9.限制冲击电流（单闭环系统保护电流）电流截止负反馈10.V-M系统的可逆线路的两种方式：电枢换向可逆线路，励磁换向可逆电路。
11.V-M系统连续条件：负载大或电感大。
断续条件：负载小且电感小。
V-M系统可逆线路分：1）电枢换向可逆线路2）磁场换向可逆线路12.V—M调速系统的特点：触发脉冲相位控制，电流波形有连续与断续之分，电流连续断续机械特性不同V-M系统的机械特性，电流连续时特性比较硬，呈线性，断续时特性很软呈显著的非线性13.单闭环调速系统的基本性质：具有比例调节器的闭环控制系统是有静差的，具有抗干扰与服从给定，系统精度依赖于给定和反馈精度。
14.闭环调速系统与开环系统相比为什么可以减小稳态速降：闭环系统具有反馈环节，其控制是靠被调量的偏差来进行调节的，在开环中，当负载大时，电枢压降大，转速只有降低，而在闭环系统中，转速稍有降落，反馈电压就感觉出来了，通过比例和放大，提高晶闸管装置的输出电压，使系统工作在新的机械特性上，因此转速又有所回升。
闭环系统减少稳态速降的实质在于它的自动调节作用，在于它能随着负载的变化而相应的改变整流电压。
过程控制工程第4章PID控制器讲义
Kc u (t ) K c (t )e TI
比例环节
e( )d u
0
t
0
积分时间常数
Kc 增量形式 u (t ) K c (t )e TI
传递函数 Gc ( s)
1 1 e 0 e( )d TI
t
0 e( )d
控制器的输出信号u与输入偏差信号e的积分成比例关系
1 u (t ) TI
积分时间常数
t
0
e( )d u0
控制器输出的稳态值
河南理工大学 电气工程与自动化学院
积分作用对控制性能的影响
河南理工大学 电气工程与自动化学院
4.1 PID控制原理---积分控制
特 点
1. 能消除稳态余差，提高稳态控制精度；
2. 使系统的相位滞后90o，造成控制作用不及时，动态品质变差，过渡过程缓慢，
积分控制是牺牲了动态品质来换取稳态性能的改善； 3. 增大积分作用（或减小积分时间常数）可以在一定程度上提高响应速度，但会加 剧系统的不稳定性，使振荡加剧； 4. 不单独使用。
河南理工大学 电气工程与自动化学院
4.1 PID控制原理---比例积分控制
河南理工大学 电气工程与自动化学院
比例增益对开环不稳定系统稳定裕量的影响
Bode Diagram Gm = -39.2 dB (at 0 rad/sec) , Pm = 89.4 deg (at 45.5 rad/sec) 40
对开环不稳定的一 阶惯性系统，比例 增益越大，系统的 稳定裕量越大，稳 定性越好。
2 K c e
ui (t )
K c e
o e
t0 Ti
u p (t )
过程控制工程知识点复习
过程控制工程知识点复习过程控制工程知识点复习一.过程控制系统及其分类1.过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入单输出的定值控制系统的分析和综合问题。
2.过程控制有三种图表示分别是系统框图控制流程图工艺流程图我们应当学会识别。
控制流程图系统框图工艺流程图3.过程控制系统的分类按结构特点分为反馈控制系统（闭环）前馈控制系统（开环）前馈-反馈控制系统（复合控制系统）复合控制系统按信号特点分定值控制系统（给出给定值）程序控制系统（按一定规律变化如空调温度随时间变化定值变化11：00给25°c 12：00给28°c）随动控制系统（如比值控制）二.过程建模被控过程是指正在运行的多种被控制的生产工艺设备，如锅炉，精馏塔，化学反应器等等，被控过程的数学模型（动态特性）是指过程在各输入量（控制量与扰动）作用下相应输出量变化函数关系的数学表达式。
过程的数学模型有两种1.非参数模型，如阶跃响应曲线脉冲响应曲线频率特性曲线是用曲线表示的2.参数模型，如微分方程传递函数脉冲响应函数状态方程差分方程是用数学方程式表示的。
机理法建模机理法建模又称为数学分析法建模或理论建模。
自平衡能力：即过程在输入量的作用下其平衡状态被破坏后无需人或仪器的干预，依靠过程自身能力逐渐恢复达到另一新的平衡状态试验法建模试验法建模是在实际的生产过程中，根据过程输入，输出实验数据，通过过程辨识与参数估计的方法建立被控过程的数学模型。
特点是不需要深入了解过程机理但必须设计合理实验。
三.过程测量及变送测量误差测量误差是指测量结果与被测量的真值之差，测量误差反应了测量结果的可靠度。
绝对误差：绝对误差是指仪表指示值与被测变量的真值之差，在工程上，通常把高一等级精度的标准仪器测得的值作为真值（实际值）此时的绝对误差是指用标准仪表（高精度）与测量仪表（低精度）同时测量同一值是，所得两个结果之差。
相对误差：相对误差是指绝对误差与被测量的真值之比的百分数，它比绝对误差更具有说明测量结果的精度。
过程控制工程——复习课
4 一种前馈控制只能控制一种干扰
知识点19：前馈控制系统结构FS GffMff源自Gff θ FΣ2
TC Mff θ
1
Sp.
F
θ
2
θ
1
Gff
Mff
Σ
FS FC
TC
θ1i
F
θ
2
θ
1
例题： 有时前馈-反馈控制系统从其系统结构 上看与串级控制系统十分相似. 请问如何区分 它们? 试分析所示的两个系统各属于什么系统? 说明其理由。
Σ
IF FT
例题：画出系统的结构图，控制 器正反作用
IS
LT IL
I0=IL-IF+IS
I0 FC
Σ
IF FT
Ir
控制器
-
控制阀
流量对象
F
液位对象
L
IF
I0
变送器
加法器
IS
IL
变送器
知识点18：与反馈控制比较，前馈控制的
特点
1 前馈控制克服反馈控制及时 2 前馈控制属于“开环”控制系统
3 前馈控制使用的是视对象特性而定的“专用” 控制器
例题：苯、甲苯二元系统的精馏控制系统。易 挥发组分的浓度为质量指标，温度和压力与浓 度有函数关系，
浓度 f (温度, 压力)
则应选择选择什么变量为被控变量？ 如果浓度不宜测量，应选择选择什么变量为被 控变量？同时需要满足什么条件？
知识点3：干扰通道与控制通道特性 对控制质量的影响
例题3
正、反作用的选择。
主副控制器的正反作用的确定顺序应遵循先副后 主的原则。
例题：对于图示的加热器串级控 制系统。
过程控制重点
1、过程控制系统通常是指工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、液位、成分、粘度、湿度和PH（酸碱度或氢离子浓度）等这样一些过程变量的系统。
2、反馈控制系统【闭环】是过程控制中的一种最基本的控制结构形式。
反馈控制系统是根据系统被控量的偏差进行工作的，偏差值是控制的依据。
3、前馈控制系统【开环】，前馈控制是以不变性原理为理论基础的，前馈控制系统直接根据扰动量的大小进行工作，扰动是控制的依据。
4、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。
5、被控过程输入量与输出量之间的信号联系称为过程通道。
控制作用与被控量之间的信号联系称为控制通道。
扰动作用与被控量之间的信号联系称为扰动通道。
6、建立过程数学模型的基本方法：一般来说，有机理分析法和实验法或混合在一起等。
7、热电偶的测温原理是以热电效应为基础的，将两种不同材料的导体A、B组成一个闭合回路。
8、热电偶回路产生的热电动势主要是有接触电动势组成。
9、热电偶的热电动势E（t,to）大小不仅与热端温度t有关，还与冷端温度to有关。
10、热电阻温度计的最大特点是：性能稳定、测量精度高、测温范围宽，同时还不需要冷端温度补偿，一般可在-270~900℃范围内使用。
11、热电阻温度计是利用导体或半导体的电阻值随温度而变化的性质来测量温度的。
12、常见的热电阻：铂电阻、铜电阻、半导体热敏电阻。
13、执行器（调节阀）由执行机构和调节机构（阀）两部分组成。
14、根据使用能源不同，执行器可分为：气动执行器、电动执行器和液动执行器三类，气动执行器的输入信号为：0.02~0.1MPa15、执行器有气开、气关两种形式。
气开式：当气动执行器输入压力P>0.02MPa时，阀开始打开，也就是说有信号压力时阀开，无信号压力时阀闭。
气关式则反之。
16、在工程上执行器气开、气关型的确定主要是从生产安全角度来考虑的。
《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。
过程控制复习要点
一控制系统四个基本环节：被控对象、检测仪表、控制器、执行器（变送器）（显示仪表根据需要可选）温度（压力、液位、流量）变送器、在线成分分析仪 （通常输出：4~20mA 、1～5V 等标准信号）液位开关、料位开关、接近开关 (通常输出on/off 信号)传感器（Pt100、热电偶…… 评价控制系统的性能指标：稳定性、准确性、快速性。
这三方面在时域上体现为若干性能指标。
单项指标：（1） 衰减比和衰减率衰减比：衡量一个振荡过程的衰减程度的指标,它等于两个相临的同向波峰峰值之比. 衰减率：它是指每经过一个周期后，波动幅度衰减的百分数，即2）最大动态偏差和超调量σ最大动态偏差表示过度过程开始后第一个波峰超过其新稳态值的幅度．即y1. 最大动态偏差是控制系统动态准确性指标。
3）余差C （残余偏差）过渡过程结束后，被控参数的稳态值y(∞)与设定值之间的残余偏差叫做余差，也称静差。
是衡量控制系统稳态准确性的指标。
4）调节时间T s 和振荡频率ωTs 是指从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间。
当被控参数与稳态值间的偏差进入稳态值的±5% （或±2%）范围内，就认为过渡过程结束。
综合指标：综合控制指标又称为偏差的积分性能指标，常用于分析系统的动态响应性能。
常用的综合控制指标见表1.前馈－反馈控制的优点：1) 增加了反馈回路，简化了前馈控制系统，只需要对主要的干扰进行前馈补偿，其他干扰可由反馈控制予以校正2) 反馈回路的存在,降低了前馈控制模型的精度要求3) 负荷或工况变化时,对象特性也要变化,可由反馈控制加以补偿,具有一定的自适应能力13y n y =13111y y y nψ-==- yr y 1y 3Cy(∞)T pT ST t1y 100%y()σ=⨯∞PID 控制规律，特点及应用场合 PID 控制的优点：① 原理简单，使用方便② 适应性强，广泛应用于各种生产部门，适用于多种控制方式③ 鲁棒性强，其控制品质对被控对象的特性的变化不太敏感．是一种负反馈控制. 调节规律的选择：① 广义对象控制通道时间常数较大或容积迟延较大时，应引入微分动作.如工艺容许有残差，可选用比例微分动作；如工艺要求无残差则选用比例积分微分动作．如温度、成分、pH 值等控制过程.② 当广义对象控制通道时间常数较小，负荷变化不大，而工艺要求无残差时，可选择比例积分动作．如管道压力和流量控制．③ 广义对象控制通道时间常数较小,负荷变化较小,工艺要求不高时，可选择比例动作，如液位控制.规律及应用场合：名 称 公 式 特 点 控制结果 适 用 范 围 绝对误差积分 （IAE ）把不同时刻、不同幅值的偏差等同对待各方面的性能比较均衡一般用于评定定值控制系统的质量指标平方误差积分（ISE ）对大偏差敏感最大偏差小但回复时间长一般用于评定定值控制系统的质量指标时间与偏差绝对值乘积的积分（ITAE ）对初期偏差不敏感而对后期偏差敏感最大偏差大但回复时间短一般用于评定随动控制系统的质量指标dt t e IAE ⎰∞=0)(dtt e ISE ⎰∞=02)(dtt e t ITAE ⎰∞=0)(0.什么是调节器的动作规律？P，I，D控制规律各有何特点？调节器在动态中输入变化量Δe与输出量Δu之间的关系即为调节器的调节规律，也叫调节器的动态特性，动作规律。
过程控制系统 复习总结!讲解
过程控制系统知识点总结）一、概论1、过程控制概念：五大参数。
过程控制的定义：工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。
2、简单控制系统框图。
控制仪表的定义：接收检测仪表的测量信号，控制生产过程正常进行的仪表。
主要包括：控制器、变送器、运算器、执行器等，以及新型控制仪表及装置。
控制仪表的作用：对检测仪表的信号进行运算、处理，发出控制信号，对生产过程进行控制。
3、能将控制流程图（工程图、工程设计图册）转化成控制系统框图。
4、DDZ -Ⅲ型仪表的电压信号制，电流信号制。
QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。
它们之间联用要采用电气转换器。
5、电信号的传输方式，各自特点。
电压传输特点：1). 某台仪表故障时基本不影响其它仪表； 2). 有公共接地点；3). 传输过程有电压损耗，故电压信号不适宜远传。
电流信号的特点：1).某台仪表出故障时，影响其他仪表；2).无公共地点。
若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。
6、变送器有四线制和二线制之分。
区别。
1、四线制：电源与信号分别传送，对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。
2、两线制：节省电缆及安装费用，有利于防爆。
活零点，两条线既是信号线又是电源线。
7、本安防爆系统的2个条件。
1、在危险场所使用本质安全型防爆仪表。
2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅，以限制流入危险场所的能量。
第一个字母：参数类型 T ——温度（Temperature ） P ——压力（Pressure ） L ——物位（Level ） F ——流量（Flow ） W ——重量（Weight ） 第二个字母：功能符号 T ——变送器（transmitter ） C ——控制器（Controller ） I ——指示器（Indicator ） R ——记录仪（Recorder ） A ——报警器（Alarm ）加热炉8、安全栅的作用、种类。
过程控制期末复习
1、过程控制系统的六大被控变量（参数）：温度、压力、流量、液位（物位）、成分和物性。
2、工业生产对过程控制的要求：安全性、稳定性和经济性。
3、过程控制系统一般由被控过程（或称被控对象）、测量变送装置、控制器（或称调节器）和执行器等环节组成。
被控对象是指被控制的生产设备或装置。
常见的被控对象有加热炉、锅炉、分馏塔、干燥炉、压缩机等生产设备，或储存物料的槽、罐以及传送物料的管段等。
被控变量：需要进行自动控制的参数。
测量变送装置测量变送装置一般由测量元件和变送器组成。
被控变量是对象的输出变量，其一般为非电量物理量。
传感器：检测被控变量(非电量)，将其变成相应电信号变送器：将此信号转换为标准电信号标准电信号：一种是0～10mA 直流电流信号一种是4～20mA 直流电流信号或1～5V 的直流电压信号如果是气动仪表，则应转换为1.96×104～9.8×104 Pa 的压力信号控制器控制器（调节器），将被控变量的测量值与设定值进行比较得到偏差信号，并按某种预定的控制规律进行运算，给出控制信号去操纵执行器。
执行器执行器分电动执行器与气动执行器两大类，应用较多的是气动薄膜控制阀。
执行器接收控制器送来的控制信号，直接改变操纵变量，操纵变量通常是执行器控制的某一工艺变量。
4、过程控制系统按设定值的形式不同：定值过程控制系统、随动（伺服）过程控制系统、程序过程控制系统。
定值控制系统将系统被控变量的设定值保持某一定值(或在某一很小范围内不变)的控制系统称为定值控制系统。
如温度、压力、流量、液位等控制系统；恒温箱的温度控制；稳压电源的电压稳定控制等等。
注：化工生产中大都采用定值控制系统。
经热电偶测量并与设定值比较后，其偏差经过放大器放大，控制电动机的转向，然后经过传动装置，移动变压器的活动触点位置，结果使偏差减小，直到温度达到给定值为止。
随动控制系统设定值无规律变化，且事先不知道，要使被控变量准确且及时地跟随设定值的变化而变化。
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河南理工大学-过程控制-复习知识点（全）1、过程控制系统的组成和各部分的作用。
自动控制系统由被控对象、测量变送器、执行器（控制阀）和控制器组成。
被控对象：是指被控制的生产设备或装置。
测量变送器：用于测量被控变量，并按一定的规律将其转换为标准信号作为输出。
执行器：常用的是控制阀，接受来自控制器的命令信号，用于改变控制阀的开度。
控制器：它将被告控变量的测量值班与设定值进行比较，得出偏差信号e(t)，并按一定规律性输出控制信号u(t)2、过程控制常用策略有哪些？各自的优缺点？反馈控制：优：能补偿任意扰动缺：1控制作用是滞后的，2调节过程是一个试差的过程，试差过程容易不稳定。
前馈控制：优：在扰动影响被控变量之前就可以将扰动补偿掉缺：1测量成本高需要增加扰动检测装置，23、简要阐述工业生产对过程控制的要求。
安全性、经济性、稳定性4、控制系统设计与实现的主要步骤。
（1）确定控制目标，选择被控变量（2）选择测量参数和测量仪表（3）操作变量的选择与主要扰动的分析（4）操作变量与被控变量的配对（5）控制方案与控制算法选择（6）执行器的选择（7）控制系统的现场安装、调试与投运5、机理建模方法的主要步骤。
（1）根据建模对象和模型的使用目的进行合理的假设（2）根据过程内在机理建立数学方程（3）简化模型6、测量误差形成的原因？测量信号一般的处理方法有哪些？原因：1、仪器自身的误差；2安装造成的误差；3、测量时的误差7、控制系统主要性能指标有哪些？各自的含义是什么？余差（e）：系统过渡过程终了时给定值与被控参数稳定值之差；最大偏差（A）：被控参数第一个波的峰值与给定值的差；衰减比（n）：振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比；衰减率（f）：经过一个周期后，波动幅度衰减的百分比；过渡过程时间（ts）：系统过渡过程曲线进入新的稳定值的5%或2%范围内所需的时间；峰值时间（tp）：系统过渡过程曲线到达第一个峰值所需的时间，反映系统响应的灵敏程度；8、三种常规反馈控制模式分别是什么？说明各自的原理、作用以及对系统性能的影响。
三种常规反馈控制模式：P、PD、PID比例控制：控制器的输出信号u与输入偏差信号e成比例关系。
优点：反应快，控制及时。
缺点：存在余差。
若对象的滞后较小、时间常数较大以及放大倍数较小时，控制器的比例度可以选得小些，以提高系统的灵敏度，使反应快些，从而过渡过程曲线的形状较好。
反之，比例度就要选大些以保证稳定。
2、积分控制：控制器的输出信号u与输入偏差信号e的积分成比例关系。
当对控制质量有更高要求时，就需要在比例控制的基础上，再加上能消除余差的积分控制作用。
（1）一种无差调节，提高系统的稳态控制精度。
（2）使系统的相频特性滞后90o，造成控制作用不及时，使系统的动态品质变差，过渡过程比较缓慢。
可见，积分控制是牺牲了动态品质来换取稳态性能的改善。
（3）增大积分速度可以在一定程度上提高系统的响应速度，但却会加剧系统的不稳定程度，使系统振荡加剧。
3、微分控制：控制器的输出信号u与输入偏差信号e对时间的导数比例关系。
与PD相比，PID提高了系统的无差度；与PI相比，PID多了一个零点，为动态性能的改善提供了可能;PID兼顾了静态和动态控制要求。
1）广义过程控制通道时间常数较大或容积迟延较大时，引入微分调节。
若工艺容许有静差，可选用PD调节；若工艺要求无静差，可选用PID调节。
2）广义过程控制通道时间常数较小、负荷变化不大、且工艺要求允许有静差时，可以选择P调节。
3）广义过程控制通道时间常数较小、负荷变化不大、且工艺要求允许无静差时，可以选用PI调节。
4）广义过程控制通道时间常数很大、且纯时延较大、负荷变化剧烈时，不宜采用PID 控制。
9、前馈控制的基本原理？理论基础是什么？基本原理：前馈控制系统是一种开环控制系统，根据扰动或设定值的变化按补偿原理而工作。
其特点是当扰动产生后，被控变量还未变化以前，根据扰动作用的大小进行控制，以补偿扰动作用对被控变量的影响。
不变性原理是前馈控制的理论基础。
“不变性”是指控制系统的被控变量不受扰动变量变化的影响。
进入控制系统中的扰动会通过被控对象的内部关联，使被控变量发生偏离其设定值的变化。
不变性原理是通过前馈控制器的校正作用，消除扰动对被控变量的这种影响。
10、说明前馈控制的特点，与反馈控制比较优缺点体现在哪里。
（1）前馈控制对于干扰的克服要比反馈控制及时前馈控制是针对干扰作用进行控制的。
当干扰一出现，前馈控制器就根据检测到的干扰，按一定规律进行控制。
当干扰发生后，被控变量还未发生变化，前馈控制器就产生了控制作用把偏差彻底消除。
（2）前馈控制属于开环控制系统反馈控制系统是一个闭环控制系统，而前馈控制是一个开环控制系统。
前馈控制器根据干扰产生控制作用对被控变量进行影响，而被控变量并不会反过来影响前馈控制器的输入信号（扰动量）。
因此，采用前馈控制时，对被控对象的了解必须比采用反馈控制时清楚得多。
（3）前馈控制采用的是由对象特性确定的“专用”控制器一般的反馈控制系统均采用通用的PID控制器，而前馈控制器是专用控制器，对于不同的对象特性，前馈控制器的形式是不同的。
11、前馈控制的几种主要形式和各自的作用。
静态前馈控制与动态前馈控制，线性前馈控制与非线性前馈控制。
静态前馈：是在扰动作用下，前馈补偿作用只能最终使被控变量回到要求的设定值，而不考虑补偿过程中的偏差大小。
在有条件的情况下，可以通过物料平衡和能量平衡关系求得采用多大校正作用。
动态前馈：的作用是力求在任何时刻均实现对干扰的补偿，通过合适的前馈控制规律的选择，使干扰经过前馈控制器到达被控变量这一通道的动态特性与对象干扰通道的动态特性完全一致，并且它们的符号相反，从而达到控制作用完全补偿干扰对被控变量的影响。
前馈-反馈控制系统优点：（1）从前馈的控制角度，由于增加了反馈控制，降低了对前馈控制模型精度的要求，并且对未选作前馈信号的干扰产生校正作用。
（2）从反馈控制角度，由于前馈控制的存在，对干扰作了及时的粗调作用，大大减小了反馈控制的负担。
12、串级控制的原理、特点和设计原则。
工作原理：两个控制器串联工作，以主控制器为主导，保证主变量稳定为目的，两个控制器协调一致，互相配合，尤其是对于二次干扰，副控制器首先进行“粗调”，主控制器再进一步“细调”。
因此控制质量必然高于简单控制系统。
从结构上看，两个控制器串联工作，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值，共同完成对主变量的定值控制任务。
特点：在系统结构上，串级控制系统有两个闭合回路：主回路和副回路；有两个控制器；主控制器和副控制器；有两个测量变送器，分别测量主变量和副变量。
在串级控制系统中，主回路是个定值控制系统，而副回路是个随动控制系统。
在串级控制系统中，有两个变量：主变量和副变量。
主变量是反映产品质量或生产过程运行情况的主要工艺变量。
在系统特性上，串级控制系统由于副回路的引入，改善了对象的特性，使控制过程加快，具有超前控制作用，从而有效地克服滞后，提高了控制质量。
串级控制系统由于增加了副回路，因此具有一定的自适应能力，可用于负荷和操作条件有较大变化的场合13、串级控制中主副控制器控制规律如何选择？正反作用如何选择？选择与主变量有一定关系的某一中间变量作为副变量；选择的副变量就是操纵变量本身，这样能及时克服它的波动，减少对主变量的影响。
副控制器（也称内回路控制器）通常采用PI控制律原因：需要对内回路干扰具有快速调节能力强比例作用+弱积分作用，副回路为随动系统，其设定值变化频繁，一般不宜加微分作用；另外，副回路的主要目的是快速克服内环中的各种扰动，为加大副回路的调节能力，理想上不用加积分作用。
但实际运行中，串级系统有时会断开主回路，因而，通常需要加入积分作用。
但积分作用要求较弱以保证副回路较强的抗干扰能力。
14、什么是均匀控制？与纯液位控制的区别？为了解决前后工序供求矛盾，达到前后兼顾协调操作，使液位和流量均匀变化，组成的系统称为均匀控制系统。
（1）两个变量在控制过程中都应该是缓慢变化的。
（2）前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在所允许的范围内波动。
对于串级均匀控制系统的副调节器，应选择PI规律，按单回路工程整定法确定其PI参数15、什么是选择性控制？其实现方法是什么？在选择控制（也称“超驰控制”、“约束控制”）系统中，仅有一个操作变量MV，但有两个或两个以上被控变量CVs，其中一个常规受控变量，需要进行定值控制；一个区间约束变量，正常工况下无需控制，但一旦超出允许范围就需要及时加以调节，以防止事故的发生。
“选择性控制系统”的操作变量往往只有一个，因此，控制系统需要随时针对实际情况，选择某一个受控变量加以控制。
方法：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。
当取代作用发生后，控制阀不是立即全开或全关，而是在阀门原来的开度基础上继续进行连续控制。
16、什么是分程控制？其目的主要有哪几方面？若一只调节器去控制两个以上的阀并且是按输出信号的不同区间去操作不同的阀门，这种控制方式习惯上称为分程控制。
一般调节阀分程动作采用同向规律的是为了满足工艺上扩大可调比的要求；反向规律的选择是为了满足工艺的特殊要求17、计算机过程控制系统的构成？简单说明各个部分的作用。
计算机过程控制系统,是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执行装置组成,以实现生产过程闭环控制为目的的系统。
18、列出几种常用的先进控制方式，并说明其特点。
神经网络控制、模糊控制。