第0章工业生产过程控制

对象
被控变量 y
测量值 z
测量及变送器
工业生产过程控制: 是以控制理论为基础， 利用自动化仪表和计算机为工具，对工艺生产 过程进行参数控制和管理的过程。
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一、工业生产过程控制概述
2.工业生产过程控制特点 ① 过程控制系统组成的特点：
由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成 ② 被控过程具有非线性,时变,时滞及不确定性等特点
•彻底的分散控制和丰富的检测、控制和运算等功能。
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三、工业生产过程控制的研究对象与任务
1.工业生产过程控制的学科结构
工业生产过程控制是自动化的一门分支学科，控 制理论是基础，工业生产过程工程、工艺与自动化仪 表 、计算机是双翼，研究的主体是工业过程控制系统， 它是一门综合性的工程科学。
从PID控制规律到 特殊控制规律
先进控制系统(状态 反馈、动态最优和 计算机控制等 )
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二、工业生产过程控制的发展和趋势
2.过程控制发展阶段：
年代 70年代
采用理论
大系统理 论、非线 性和分布 参数系统
研究方法 技术工具
人工智能、 DCS、 鲁棒控制、 PLC、 模糊控制、 MIS 多变量频域、 神经网络
（2）自动化控制装置将采用全数字、智能的、具有 双向通信功能的现场总线智能仪表。
（3）Internet将在综合自动化系统中发挥重要作用。 综合自动化控制系统是以生产过程的整体优
基化金为会目现场标总, 以线计（算FF机）是为开主放要式技的术互工连具网络, 。以生产过程 的它管是理连和接智控能制现的场自设动备化和为自动主化要系内统容的,数它字是式由、生双产向计传输、 多划分和支调结构度的、通操信作网优络化。、先进控制和基层控制等内 F容F的组特成点的是递：阶控制系统。又称计算机集成过程控 ••良制可好靠系的性统互高（操、C作维I性M护S性）好。、抗扰性强、安装费用低、精度高等
根据控制系统各部分特性 对整体的影响选择控制系统 的被控变量、操纵变量、控 制规律及各构成部件。
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三、工业生产过程控制的研究对象与任务
3.工业过程控制的基本观点 经济性- 充分发挥设备潜能，稳定工艺生产过程
节省人力资源，提高劳动生产率 改善劳动环境，改善劳动强度 可靠性- 控制系统本身能可靠运行 使用后，事故发生率降低，事故影响减小 简单性- 满足控制条件下，系统应尽可能简单 容易掌握和操作，系统是透明的 先进性- 满足控制条件下，有高的性能价格比 在一定时间内，能适应生产过程的控制要求
工业生产过灵程活控性制-同将一早被年控的对凭象经有验不的同、控直制觉方的案、，定性 控制系统类型多。
说理的实际控制系统设计，上升到现代的有科学性、 条理性、定量理论指导的控制系统设计。
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三、工业生产过程控制的研究对象与任务
2.工业生产过程控制的任务
对过程控制系统进行分析、 设计和综合。
工业生产过程控制
绪论
一.工业生产过程控制概述 二.工业生产过程控制的发展趋势 三.工业生产过程控制的研究对象与任务
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绪论
一、工业生产过程控制概述
1.工业生产过程控制的概念
以液位控制为例。
干扰 f
设自定x动值控-偏制e差系控统制与器人控工制控p信号制的执不行器同。操纵q变量
研究内容
预测控制、自适 应控制、管控一 体化、生产优化、 故障检测和诊断、 生产计划与调度
80- CIMS、CIPS、FCS、ERP、APC、PA、FA、BA等 年代
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二、工业生产过程控制的发展和趋势
3. 过程控制的发展趋势：
（1）综合自动化是当代工业自动化的主要潮流。
1.自动化技术发展的特点： ①同步性：控制理论开拓、技术工具和手段的进展,应
用需要同步进行,它们相互影响、相互推动、相互促 进。 ②综合性：应用领域广泛,相关学科的交流和汇合,包 括高新技术、控制理论、仪表、计算机和显示技术 等。
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二、工业生产过程控制的发展和趋势
2.过程控制发展阶段： 时间 采用理论 研究方法 技术工具 研究内容
难于获得精确过程数学模型,增加移植控制策略的难度 ③ 被控过程多属于慢过程：
具有一定时间常数和时滞,控制并不需在极短时间完成 ④ 过程控制方案的多样性
同一被控过程，因受扰动不同,需采用不同的控制方案
同一控制方案可适用于不同的生产过程控制， 控制方 案适应性强
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一、工业生产过程控制概述
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绪 论____ 习 题
1．试述过程控制的发展史，它与控制理论、技术工 具之间的关系如何？
2．现代控制理论为什么在过程控制中的应用不很成 功？
3．试述计算机过程控制的发展过程。 4．工业生产过程控制工程的任务是什么？ 5．过程控制工程的综合性主要体现在什么地方？ 6．为什么要对工业生产过程进行控制？
30-50 年代 50-60 年代
60-70 年代
经典控制 理论
经典控制 理论
微分方程 解析方法
经典的根 轨迹和频 率法
基地式仪 表
气动和电 动单元组 合仪表
现代控制 状态空间、电动III型
理论
动态规划、仪表和
极小值原 DDC、
SCC
控制系统稳定性和 单输入单输出系统
从随动控制系统到 定值控制系统
从单回路到常用的 复杂控制系统
2.工业生产过程控制特点
⑤ 工业生产过程控制的常用形式是定值控制 过程控制目的是保持被控变量稳定在所需设定值
⑥ 工业生产过程控制实施手段的多样性 可以方便地在计算机控制装置上实现 可以方便地在控制室或现场获得仪表的信息 可以直接进行仪表的校验和调整
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二、工业生产过程控制的发展和趋势
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三、工业生产过程控制的研究对象与任务
1.工业生产过程控制的学科结构
工业生产过程控制研究对象：控制理论在过程控制系 统中的课应程用特。点包：括：控制理论的移植与改造、系统 结构的研综 实究合 用、性 性控--多 解制学决算科具法的体的综生确合产定；过和程控的制控系制统；的实现等。