过程控制系统考试知识点总结
过程控制系统考试知识点总结
过程控制系统知识点总结 考试题型一、 判断题（共10分） 二、 单选（20分） 三、 填空（10分）四、 简答题（5小题，共20 分）五、 分析计算题（4小题，共40分，每题10分） 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 ）4、 D DZ -川型仪表的电压信号制，电流信号制。
QDZ-IH 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。
加热炉燃料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。
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。
过程控制考试总结
1.控制系统对检测变送的基本要求是准确、迅速和可靠2.从理论上讲，干扰通道存在纯滞后不影响系统的控制质量。
3.离心泵的控制方案有直流节流法、改变泵的转速n 改变旁路回流量。
效率最差的是改变旁路回流量。
4.随着控制通道的增益K o的增加，控制作用___增强_______，克服干扰能力增大,最大偏差减小系统的余差减小5.控制器的选择包括结构材质的选择、口径的选择、流量特性的选择和正反作用的选择。
6.防积分饱和的措施有对控制器的输出限幅、限制控制器积分部分的输出和积分切除法。
7.如果对象扰动通道增益K f增加，扰动作用__增强__,系统的余差__增大__,最大偏差_增大___。
8.简单控制系统的组成，各部位的作用是什么？解答：简单控制系统由检测变送装置、控制器、执行器及被控对象组成。
检测变送装置的作用是检测被控变量的数值并将其转换为一种特定输出信号。
控制器的作用是接受检测装置送来的信号，与给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果送往执行器。
执行器能自动地根据控制器送来的控制信号来改变操纵变量的数值，以达到控制被控变量的目的。
被控对象是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置9.气动执行器由__调节__机构和执行机构两部分组成，常用的辅助装置有__阀门__定位器和手轮机构。
10.调节系统中调节器正反作用的确定依据是保证控制系统成为负反馈。
11.被控变量是指工艺要求以一定的精度保持__恒定 _或随某一参数的变化而变化的参数。
12.反应对象特性的参数有放大倍数、时间常数、和纯滞后时间。
13.自动调节系统常用参数整定方法有哪些？常用的参数整定方法有!经验法*衰减曲线法*临界比例度法*反应曲线法)动态特性参数法，稳定边界法，衰减曲线法，经验法。
14.检测变送环节对控制系统的影响主要集中在检测元件的滞后和信号传递的滞后问题上。
15.什么是对象数学模型，获取模型的方法有哪些？答：对对象特性的数学描述就叫数学模型。
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。
程控复习知识点
1过程控制系统组成：控制器（调节器），执行器（调节阀），被控过程（对象），测量变送2-1结构不同分为：反馈控制系统，前馈控制系统，前馈反馈复合控制系统，设定值不同分为：定值控制系统，随动控制系统。
检测变送：传感器和变送器2-2热电阻测温原理：基于电阻的热阻效应2-3热电偶的测温原理：基于热电效应，即只要热电偶两端的温度不同，则在热电偶闭合回路中就产生热电动势，热电偶回路中的热电动势由接触电动势和温差电动势两部分组成2-4热电偶结论：1.若组成热电偶的电极材料相同，则无论热电偶冷热两端的温度如何，总热电动势为0 2.若热电偶冷热两端的温度相同，则无论电极材料如何，总热电动势为0 3.不同电极材质制成的热电偶在相同温度下产生的热电动势不同。
2-5热电偶的冷端温度校正：当t0不为0且经常变化时，会产生测量误差，为了消除冷端温度不为0时对测量精度的影响，可进行冷端温度校正，方法有查表校正法和电桥补偿法2-6电容式差压变送器：检测部件和转换放大电路组成，检测部件把输入差压线性地转换成两电容之差与两电容之和的比值2-7流量检测仪表：1容积式流量计2速度式流量计（节流式流量计与涡街流量计）2-8涡街流量计工作原理：在一定条件下被测流体的流量与漩涡出现的频率存在定量关系，只要测出涡街的频率即可求得流量3-1比例调节：比例增益越大，比例调节作用越强。
比例度与比例增益成反比。
优：调节及时，反应灵敏缺：不能完全消除余差3-2比例积分调节：积分时间越大，积分作用越弱。
优：积分消除静态偏差3-3比例微分调节：优：微分消除动态偏差，改善容量滞后缺：缺乏抗干扰能力3-4执行器：执行机构和调节机构（调节阀），执行器分为气动，电动，液动3-5气动执行器：结构简单，工作可靠，价格便宜，维护方便，防火防爆电动执行器：优：能源取用方便，信号传输速度快，缺：结构复杂，价格贵，用于防爆要求不高的场所3-6调节机构：直通双座阀（大压差，泄漏量大），直通单座阀（小压差，泄漏量小），三通阀，隔膜阀（耐腐蚀性强），角形阀（流通能力强），蝶阀等3-7流通能力C：定义为调节阀全开，阀前后压差为0.1MPa，流体重度为1g/cm3时每小时通过阀门的流体流量3-7调节阀流量特性：理想流量特性（取决于阀心形状）和工作流量特性，理想流量特性：直线流量特性，对数（等百分比）流量特性，快开流量特性3-8直线流量特性：小开度时流量的相对变化量大，灵敏度高，控制作用强，容易产生振荡，大开度时流量的相对变化量小，灵敏度低，控制作用弱，不宜用于负荷变化大的过程3-9对数流量特性：小开度工作时控制较平稳，大开度工作时控制灵敏有效，适用于负荷变化较大的过程3-10快开流量特性：小开度时就有较大的流量，灵敏度高，随着开度增大。
过控简答题总结
过控简答题总结1、什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？过程控制系统：一般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、成分等这样一些变量的系统。
组成：过程控制系统=检测和控制仪表+被控过程2、过程控制的主要任务是什么？过程控制有哪些特点？任务：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。
特点：1.控制对象复杂、控制要求多样2．控制方案丰富3．控制对象大多属于慢过程4．大多数工艺要求定值控制5．大多使用标准化的检测、控制仪表及装置。
3、过程控制系统的分类？按设定值的形式分类：1）定值控制系统——设定值恒定不变。
2）随动控制系统——设定值随时可能变化。
3）程序控制系统——设定值按预定的时间程序变化。
按系统的结构特点分类：1）反馈控制系统（闭环控制系统）2）前馈控制系统（开环控制系统）3）复合控制系统4、什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？稳态—把被控变量不随时间变化的平衡状态称为系统的稳态（静态）。
静态特性—静态时系统各环节的输入输出关系。
动态—把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。
动态特性—在动态过程中系统各环节的输入输出变化关系。
静态特性和动态特性都是反映被控参数与控制变量之间的关系，不同点是一个处于静态一个处于动态过程，而这两种过程又是控制系统正常运行中的两种不同状态，只有综合两种性能指标才能反映出一个系统的特性与品质。
5、为什么常选用阶跃信号进行系统分析？阶跃信号的输入突然，对被控变量的影响也最大。
如果一个控制系统能够有效地克服这种干扰，那么对其它比较缓和的干扰也能很好地克服。
阶跃信号的形式简单，容易实现，便于分析、实验和计算。
故更多使用阶跃信号。
6、什么是控制器的控制规律？控制器有哪些基本控制规律？控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。
基本控制规律有：位式控制、P调节、PI调节、PD调节、PID调节。
过程控制知识点总结
过程控制知识点总结第一篇：过程控制知识点总结绪论气动控制：仪表信号的传输标准：0.02-0.1Mpa 电动控制：DDZ-2信号的传输标准：0-10mADCDDZ-3信号的传输标准：4-20mADC 计算机控制:DCS、PLC（模拟量4-20mA、1-5V）FCS（标准协议）稳定性指标：衰减比（衰减率）准确性指标：残余偏差，最大动态偏差，超调量快速性指标：调节时间（振荡频率）第一章1、被控对象：即被控制的生产设备或装置被控变量－被控对象需控制的变量2、执行器：直接用于控制操纵变量变化。
执行器接收到控制器的输出信号，通过改变执行器节流件的流通面积来改变操纵变量。
常用的是控制阀。
3、控制器（调节器）：按一定控制规律进行运算，将结果输出至执行器。
4、测量变送器：用于检测被控量，并将检测到的信号转换为标准信号输出。
稳态：系统不受外来干扰，同时设定值保持不变，因而被调量也不会随时间变化，整个系统处于稳定平衡的工况动态：系统受外来干扰或设定值改变后，被控量随时间变化，系统处于未平衡状态。
过度过程：从一个稳态到达另一个稳态的过程。
过渡过程的形式：非周期过程（单调发散和单调衰减）；振荡过程（发散、等幅振荡、衰减振荡）评价控制系统的性能指标：稳定性、准确性、快速性稳定性：稳定性是指系统受到外来作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力。
准确性：理想情况下，当过渡过程结束后，被控变量达到的稳态值（即平衡状态）应与设定值一致。
快速性：快速性是通过动态过程持续时间的长短来表征的。
多数工业过程的特性可分为下列四种类型：自衡的非振荡过程；无自衡的非振荡过程；有自衡的振荡过程具有反向特性的过程放大系数K对系统的影响：控制通道（放大系数越大，控制作用对扰动的补偿能力强，有利于克服扰动的影响，余差就越小）。
扰动通道（当扰动频繁出现且幅度较大时，放大系数大，被控变量的波动就会很大，使得最大偏差增大；）滞后时间τ对系统的影响：控制通道（滞后时间越大，控制质量越差）扰动通道（扰动通道中存在容量滞后，可使阶跃扰动的影响趋于缓和，对控制系统是有利的）工业过程动态特性的特点（1）对象的动态特性是不振荡的（2）对象动态特性有迟延。
过程控制系统简答题复习重点
过程控制系统简答题复习重点名词解释：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。
B1,B2为前两个峰顶与稳定值的差值。
其中4 ：1 常作为评价过程动态性能指标的一个理想指标。
2、自衡过程答：当扰动发生后，无须外加任何控制作用，过程能够自发地趋于新的平衡状态的性质称为自衡性。
称该类被控过程为自衡过程。
3、分布式控制系统答：分布式控制系统DCS ，又称为集散控制系统，一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层体系结构、局部网络通信的计算机综合控制系统。
DCS 的设计思想是“控制分散、管理集中”4、串级控制系统将两个控制器串联在一起工作、各自完成不同任务的系统结构，就称为串级控制结构。
主控制器的输出作为副控制器的设定值，再用控制器的输出去操纵调节阀，从而对主被控变量具有更好的控制效果。
流量：单位时间内流过工艺管道某截面的流体数量称为瞬时流量，而把某一段时间内流过工艺管道某截面的流体总量称为累计流量。
简答题：1.简述串级控制系统的设计原则。
答：（1）副回路的选择必须包括主要扰动，而且应包括尽可能多的扰动；（2）主、副对象的时间常数应匹配；（3）应考虑工艺上的合理性和实现的可能性；（4）要注意生产上的经济性。
2.电气阀门定位器有哪些作用答：①改善阀的静态特性②改善阀的动态特性③改变阀的流量特性④用于分程控制⑤用于阀门的反向动作3. 简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：简单控制系统由一个被控对象，一个检测元件和变送器，一个调节阀和一个调节器组成。
检测元件和变送器用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为标准信号，输出到控制器。
控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进行比较，得出偏差，并把偏差信号按一定的控制规律运算，运算结果输出到执行器。
执行器是控制系统回路中的最终元件，直接用于改变操纵量，以克服干扰，达到控制的目的。
《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。
过程控制总结
过程控制总结过程控制总结过程控制系统复习资料第1章过程控制是指工业生产过程中连续或按照一定周期程序运行的生产和过程自动化。
过程控制系统的定义：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。
连续过程：稳态条件下连续完成生产任务的生产过程。
被控量：被控制的过程变量操作量：用来保持被控量等于或接近设定值的过程变量。
干扰量：能够影响被控量的过程变量。
过程控制系统的基本要求：稳定性、准确性和快速性。
时域控制性能指标包括：衰减比、最大动态偏差与超调量、余差、振荡频率和调节时间、偏离度。
★过程控制系统由检测变送单元、控制器、执行器和被控过程组成。
过程控制系统的分类：按过程控制系统结构特点分类：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。
按设定值信号的特点分类：1.定值控制系统。
2.随动控制系统。
3.顺序控制系统。
锅炉汽包水位控制系统是定值控制系统。
第2章自衡：在原平衡状态出现干扰时，无需外加任何控制作用，被控过程能够自发地趋于新的平衡状态。
无自衡：在原平衡状态出现干扰时，当没有外加任何控制作用时，被控过程不能重新到达新的平衡状态。
★建立被控过程的数学模型的目的：设计过程控制系统、整定控制器参数；指导生产工艺及其设备的设计；被控过程及新型控制策略的仿真分析和研究；工业过程的故障检测与诊断系统设计。
★数学模型的基本要求：简单、能正确可靠地反映过程输入和输出之间的动态关系。
过程建模的基本方法：解析法，实验辨识法，混合法解析法：根据被控过程的内在机理，运用已知的静态和动态物料平衡、能量平衡等关系，用数学推理的方法求取被控过程的数学模型。
实验辨识法：根据过程输入、输出的实验测试数据，通过过程辨识和参数估计得出数学模型。
混合法：将机理演绎法和实验辨识法相结合来建立过程的数学模型。
★解析法建模的一般步骤：1.明确过程的输入变量、输出变量和中间变量。
2.根据建模对象和模型使用目的做出合理假设。
过程控制系统知识点
1. 过程控制系统分类：按结构特点反馈控制系统：根据系统被控量的偏差进行工作的，偏差值是控制的依据；前馈控制系统：根据扰动量的大小进行工作，扰动时控制的依据；前馈——反馈控制系统：开环前馈能针对主要扰动及时迅速的克服其对被控参数的影响；其余次要扰动，则利用反馈控制予以克服；按信号给定值分类定制控制系统：系统被控量的给定值保持在规定值不变，或小范围附近不变；程序控制系统：被控量的给定值按预定的时间程序变化工作；随动控制系统：被控量的给定值随时间任意变化的控制系统；2. 建模方法：机理分析法和试验法4. 执行器（调节阀）由执行机构和调节机构两部分构成。
执行器可分为气动执行器、电动执行器、液动执行器三类；气动执行器输入信号为0.02—0.1MPa；电动执行器输入信号为DC 4~20mA；5. 什么叫气开式调节阀，什么叫气关式调节阀？怎样利用执行机构和调节机构来组成气开、气关式调节阀？执行器有气开、气关两种型式。
所谓气开式，即当气动执行器输入压力p》0.02MPa时，阀门开始打开，也就是说有信号压力时阀开，无信号压力时阀关。
对于气关式则反之，既有信号压力时阀关，无信号压力时阀开。
正作用执行机构与正装调节机构组成气关式调节阀；正作用执行机构与反装调节机构组成气开式调节阀；反作用执行机构与正装调节机构组成气开式调节阀；反作用执行机构与反装调节机构组成气关式调节阀；6. 何为调节阀的流量特性？何为理想流量特性和工作流量特性？在工程上是怎样来选择调节阀流量特性的？执行器的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系，即q/qmax=f(l/L)；q/qmax--相对流量，即执行器某一开度流量与全流量之比；l/L--相对开度，即执行器某一开度行程与全开行程之比；流过执行器的流量不仅与阀的开度有关，同时还与阀前后的压差大小有关。
理想流量特性就是在阀前后压差为一定的情况下得到的流量特性；工作流量特性即在实际工程使用中，调节阀两端的压力差不为常数时，调节阀的相对开度和相对流量的关系；流量特性的选择原则：一个过程控制系统，在负荷变动情况下，为了使系统能保持预定的品质指标，则要求系统总放大系数在整个操作范围内保持不变，可以通过适当选择调节阀的特性来补偿被控过程的非线性，从而使系统总的放大系数保持不变。
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。
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。
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。
过程控制复习重点
过控复习重点第一章1.过控的定义：过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等工业部门生产过程的自动化。
2.过程控制的特点：①连续生产过程的自动化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过程控制的控制工程多属慢过程、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3.过程控制系统的组成：测量元件、变送器、调节器、调节阀（过程检测控制仪表）和被控对象4.过程控制的分类：按过程控制系统的结构特点分①反馈控制系统②前馈控制系统③前馈—反馈控制系统按给定值信号的特点分①定值控制系统②程序控制系统③随动控制系统5.过程控制的任务在了解、熟悉、掌握生产工艺流程与生产过程静态和动态特性的基础上，根据工艺要求，应用控制理论、现代控制技术，分析、设计、整定过程控制系统。
第二章1.过程的数学建模:是设计过程控制系统，确定方控制案、分析质量指标、整定调节器参数等等的重要依据。
2.建模的目的：①设计过程控制系统和整定调节器参数②指导设计生产工艺设备③进行仿真实验研究④培训运行操作人员3.被控过程输入量与输出量之间的信号联系称为过程通道4.控制作用与被控量之间的信号联系称为控制通道5.建模的方法：①机理分析法建模②实验法建模③最小二乘法建模6.自衡建模（1）单容过程：单容过程是指只有一个贮蓄容量的又具有自平衡能力的过程。
传递函数：1)(000+=s T K s W（2）多容过程：在工业生产过程中，被控过程往往由多个容积和阻力构成的过程称为多容过程传递函数：)1)(1()(2100++=s T s T K s W 7.非自衡过程建模（1）单容过程：传递函数：s T s W a 1)(0=(2) 多容过程：传递函数：)1(1)(0+=Ts S T S W a 8.最小二乘法的基本原理：出发点是在获得过程或系统的输入、输出数据后，希望求得最佳的参数值，以使系统方程在最小方差意义上与输入、输出数据相拟合，采用实际观察值替代模型的输出从上式所示的一类模型中找出过程参数向量的估计值，能使模型误差尽可能小的模型。
过程控制必考点,期末复习必备
过程控制必考点,期末复习必备17．什么是串级控制系统？它有什么特点？什么情况下采⽤串级控制？答：串级控制系统是由其结构上的特征⾯得出的。
它是由主、副两个控制器串接⼯作的，主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出操纵控制阀，以实现对主变量的定值控制。
它的特点有：①能迅速克服进⼊副回路的⼲扰。
②能改善被控对象的特征，提⾼了系统克服⼲扰的能⼒。
③主回路对副对象具有“鲁棒性”，提⾼了系统的控制精度。
串级控制系统主要就⽤于：对象的滞后和时间常数很⼤，⼲扰作⽤强⾯频繁，负荷变化⼤，对控制质量要求较⾼的场合。
18．串级控制系统中⼼副回路和主回路各起什么作⽤？为什么？答：在系统结构上，串级控制系统是由两个串联⼯作的控制器构成的双闭环控制系统。
⼀个闭环系统在⾥⾯，称为副环或副回路，在控制系统中起“粗调”的作⽤；⼀个闭环在外⾯，称为主环或主回路，⽤来完成“细调”的任务，以保证被控变量满⾜⼯艺要求。
由于串级控制系统由两套检测变送器、两个调节阀、两个被控对象和⼀个调节阀组成，其中两个调节阀器串联起来⼯作，前⼀个调节器的输出作为后⼀个调节器的给定值，后⼀个调节器的输出才送给调节阀。
因此⼀个是粗调，⼀个是细调。
1.串级控制系统的主要特点及其应⽤场合①能迅速克服进⼊副回路的⼲扰②能改善被控对象的特性，提⾼系统克服⼲扰的能⼒③主回路对副对象具有“鲁棒性”，提⾼了系统的控制精度“鲁棒性”⼜称“强壮性”，系统的控制品质对对象变化越不敏感，则称该系统的“鲁棒性”越好。
凡可利⽤上述特点之⼀来提⾼系统的控制品质的场合，都可以采⽤串级控制系统，在被控对象的容量滞后⼤、⼲扰强、要求⾼的场合，采⽤串级控制可以获得明显的效果。
2.简述串级控制系统的设计原则。
答：（1）副回路的选择必须包括主要扰动，⽽且应包括尽可能多的扰动；（2）主、副对象的时间常数应匹配；（3）应考虑⼯艺上的合理性和实现的可能性；（4）要注意⽣产上的经济性。
3、什么是串级控制系统? 试画出其典型⽅框图。
过程控制系统考试知识点复习和总结终极版
第五章复杂控制系统（串级、比值、均匀、分程、选择、前馈、双重控制）串级控制系统定义：采用不止一个控制器，而且控制器间相串接，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值的系统。
调节过程：当燃料气压力或流量波动时，加热炉出口温度还没有变化，因此，主控制器输出不变，燃料气流量控制器因扰动的影响，使燃料气流量测量值变化，按定值控制系统的调节过程，副控制器改变控制阀开度，使燃料气流量稳定。
与此同时，燃料气流量的变化也影响加热炉出口温度，使主控制器输出，即副控制器的设定变化，副控制器的设定和测量的同时变化，进一步加速了控制系统克服扰动的调节过程，使主被控变量回复到设定值。
当加热炉出口温度和燃料气流量同时变化时，主控制器通过主环及时调节副控制器的设定，使燃料气流量变化保持炉温恒定，而副控制器一方面接受主控制器的输出信号，同时，根据燃料气流量测量值的变化进行调节，使燃料气流量跟踪设定值变化，使燃料气流量能根据加热炉出口温度及时调整，最终使加热炉出口温度迅速回复到设定值。
特点：能迅速克服进入副回路扰动的影响串级控制系统由于副回路的存在，改善了对象特性，提高了工作频率串级控制系统的自适应能力设计：⑴主、副回路副回路应尽量包含生产过程中主要的、变化剧烈、频繁和幅度大的扰动，并力求包含尽可能多的扰动。
设计副回路应注意工艺上的合理性；应考虑经济性；注意主、副对象时间常数的匹配⑵串级控制系统中主、副控制器控制规律主控制器起定值控制作用，副控制器对主控制器输出起随动控制作用，而对扰动作用起定值控制作用。
主被控变量要求无余差，副被控变量却允许在一定范围内变动。
主控制器可采用比例、积分两作用或比例、积分、微分三作用控制规律，副控制器单比例作用或比例积分作用控制规律。
⑶主、副控制器正、反作用的选择先依据控制阀的气开、气关形式，副对象的放大倍数,决定副控制器正反作用方式,即必须使的Kc2KvKp2Km2乘积为正值，其中Km2通常总是正值。
过程控制系统考试要点
第一章1. 过程控制的特点：系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成；被控过程复杂多样，通用控制系统难以设计；控制方案丰富多彩，控制要求越来越高；控制过程大多属于慢变过程与参量控制；定制控制是过程控制的主要形式。
2. 过程控制系统主要由被控过程和自动化仪表两部分组成,其中自动化仪表负责对被控过程的工艺参数进行自动测量、自动监视和自动控制等。
3. 分类——按结构不同：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈复合控制系统；按设定值不同：定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统；4. 单项时域性能指标：（1）衰减比：两个相邻的同向波峰值之比（4:1--10:1 ）衰减率：一个周期后波动幅值衰减的程度（0.75 —0.9）；（2）超调量：最大动态偏差占被控量稳定值的百分比二阶系统：Q —_1 xioo %（3 ）余差：过渡过程结束后，设定值与被控参数稳定值之差，静态指标，一般要求余差不超过预定值或为零。
5. 单元组合式仪表的统一规定：模拟直流电流信号4-20mA DC,模拟直流电压信号1-5V DC.6. 误差积分指标存在的缺点是不能保证控制系统具有合适的衰减率。
通常先确定衰减率，然后再考虑使某种误差积分最小。
第二章1. 温度仪表的选用原则：精度符合误差要求；操作方便、运行可靠、经济合理、统一品种与规格；量程略大于实测范围（90%；高温-热电偶，低温-热电阻；保护套管的耐压等级不低于所在管线或设备的耐压等级。
2. 热电偶冷端温度补偿：为了消除冷端温度t o不为零或变化时对测量精度的影响。
查表校正法（t o=o）和电桥补偿法（t 0随环境温度变化）。
3. 电桥补偿法原理：利用电桥中某桥臂电阻因环境温度变化而产生的附加电压来补偿热电偶冷端温度变化而引起的热电动势的变化。
5.简述热电阴的测温原理。
答：绝大弄数金屆的电阴伉随温度的升窩血增加.护导休的电阴则髓温似的升高而减少=热电阻就尼畢于这亍电阴值与温度呈一定的函数黄系的特性制威感温元件，川来测虽温4. DDZH H型温度变送器工作原理：热电偶的热电势V与调零调量程回路的信号V z和非线性反馈回路的信号V进行综合后，输入放大单元进行处理，变送器输出为4〜2OmAD（或I〜5VDC标准统一信号。
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微分作用：快速的调节作用，超前作用。 6、基型调节器 PI 电路的阶跃响应曲线形状；比例分量： Kc=CI/CM；t=TI 时的积分分量；积分时 间。
7、积分饱和。 解决积分饱和办法：1)对控制器的输出加以限幅，使其不超过额定的最大值或最小值；2)限制积分 电容两端的充电电压；3)切除积分作用。 8、微分时间对微分作用的影响，积分时间对积分作用的影响。 微分时间越小，微分作用越强；积分时间越大，积分作用越强。 9、软手操电路和硬手操电路。 软手动操作电路是积分电路。硬手动操作电路是比例电路。
加热炉
温度 变送器 原料 TT
控制器 TC
执行器
燃料
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；
1 2 1mA 200% Ti 时：P 分量=I 分量；则 Ti 时，PI 分量=2mA Ti=2×60=120s I i 1
I o
2 1 0 12s Ti
PI I分量 P分量 t(s)
PI 直线过（0，1）和（120，2）两点
2 1 1.1mA 120 0 t=12s 时的输出为 Io=初值+ I o =4+1.1=5.1mA
作业 2-4 某 P 控制器的输入信号是 4mA~20mA，输出信号为 1V~5V，当比例度δ =60% 时，输入变化 0.6mA 所引起的输出变化是多少？ 解：根据比例度的公式：
x x x min max 100% y y max y min
得
y x 1 0 .6 1 ( y max y min ) (5 1) 0.25V x max x min 20 4 60
则 t=12s 时的输出变化量为： I o 1 12
①PD 工况下 P 分量= K P I i P 分量=
1
I i
1 2 1mA 200%
I i 1mA KD
解得 5
TD 2 60 12 s KD 10
I o (mA)
1 0 TD/KD=12
（1）直线特性-流量与阀芯位移成直线关系； （2）对数特性-流量与阀芯位移成对数关系，引起的流量变化的百分比相等； （3）快开特性-开度较小时流量变化较大，随开度增大很快达到最大值。 （4）抛物线特性-介于直线流量特性与对数流量特性之间，从而弥补了直线流量特性小开度时控制 性能差的特点。 11、控制阀的可调比（可控比） 。 R=
过程控制系统知识点总结
考试题型 一、判断题（共 10 分） 二、单选（20 分） 三、填空（10 分） 四、简答题（5 小题，共 20 分） 五、分析计算题（4 小题，共 40 分，每题 10 分） 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。
零点调整 z0 x 测量部分 C zi + － zf + 放大器 K 反馈部分 F y
变送器和转换器的作用是分别将各种工艺变量(如温度、压力、流量、液位)和电信号（如电压、电 流、频率、气压信号等）转换成相应的统一标准信号，以供显示、记录和控制之用。 2、变送器的输入输出关系。
y K ( zi z0 z f ) K (Cx z0 Fy)
2-7 某 PID 控制器（正作用）输入、输出信号均为 4mA~20mA ，控制器的初始值 Ii=Io=4mA ，δ =200%，TI=TD=2min，KD=10。在 t=0 时输入⊿Ii=2mA 的阶跃信号，分别求取 t=12s 时：①PI 工况下 的输出值；②PD 工况下的输出值。 解：①PI 工况下 P 分量= K P I i
比例度的一般表达式：
max min
y y max y min
100 %
输入的相对变化 输出的相对变化
式中：
max min — 偏差变化范围；
y max y min — 输出信号变化范围。 在单元组合仪表中， max min y max y min 。此时比例度 可表示为： 1 100 % KP
即 与 K P 成反比， 愈小， K P 愈大，比例作用就越强 。
5、基型调节器 PD 电路的阶跃响应曲线形状；比例分量；t=TD/KD 时的微分分量；微分时间。 作用：对Uo1 进行 PD 运算，可设置 T D 、 KP （或比例度） 。T D 为微分时间；KP 为比例系数。 比例系数： KD 微分时间：TD=nRDCD 调整 Rp（）和 RD 可改变比例度和微分时间。
7、气开阀/气关阀的选择原则。 调节阀气开、气关阀选择，主要根据工艺生产的需要和安全要求来决定的；原则是当信号压力中断 时，应能确保工艺设备和生产的安全。如果阀门处于全开位置安全性高，则应选用气关阀，反之，则应 选用气开阀。 8、阀门定位器的作用。 阀门定位器可以增加执行器的输出功率，减小信号传递滞后，加快阀杆的位移速度，提高线性度， 克服摩擦力影响，保证阀位正确到位。 9、控制阀的工作原理；流量特性；理想流量特性、工作流量特性。 控制阀体就是依据执行机构输出的推杆位移量来改变阀门的开启程度，从而改变流通阻力以达到控 制流体介质流量的目的。控制阀的流量特性，是指控制介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度（即推 杆的相对位移）之间的函数关系。理想流量特性：阀前后差压不变时的流量特性（固有流量特性） 。工 作流量特性：阀装在管道中，前后差压变时的流量特性，也叫实际流量特性。 10、控制阀的流量特性类型、各自特点。 理想流量特性，通常有四种典型形式：
5、温度变送器的品种、结构（量程单元和放大单元） ；四线制温度变送器的特点。 各类变送器分为三个品种：直流毫伏变送器、热电偶温度变送器和热电阻温度变送器。 四线制温度变送器有如下特点： （1）主放大器为低漂移、高增益的运算放大器，使仪表具有良好的可靠性和稳定性。 （2）在热电偶和热电阻温度变送器中采用了线性化电路，从而使变送器的输出信号和被测温度呈 线性关系，便于指示和记录。 （3）变送器的输入、输出之间具有隔离变压器，采用了安全隔离变压器，并采用了安全火花防爆 措施，故具有良好的抗干扰性能，且能测量来自危险场所的直流毫伏或温度信号。 6、热电偶温度变送器以及热电阻温度变送器的量程单元。 7、气动仪表的基本元件。 由气阻、气容、弹性元件、喷嘴-挡板机构和功率放大器等基本元件组成。 8、弹性元件、喷嘴挡板机构、电气转换器。 弹性元件作用：将压差转换成位移，在仪器的连接处产生一定的操作力。 喷嘴挡板机构作用：将微小的位移转换成相应的压力信号。 电/气转换器工作原理是基于力矩平衡原理工作的。 四、运算器和执行器 1、开方器应用场合、作用。 开方器主要应用在流量测量与控制系统中，开方器对差压变送器的输出信号进行开方运算，从而得 到与被测流量成比例关系的电压或电流信号。 2、执行器的结构、分类。 执行器分为两部分：执行机构和调节机构。 气动执行器 按能源分： 电动执行器 Pλ→L→Q Ii→L→Q 直行程（直线位移） 角行程（角位移） （两者减速器不同）
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。 8、安全栅的作用、种类。 安全栅的作用： 1、安全栅作为本安仪表的关联设备，可用于传输信号。 2、控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或混合物的点火能量以下， 以确保系统的本安防爆性能。 安全栅的种类：齐纳式安全栅、隔离式安全栅 二、基型调节器 1、基型调节器组成：控制单元和指示单元。基型调节器控制单元构成。 基型控制器又称基型调节器，对来自变送器的 1-5V 直流电压信号与给定值相比较所产生的偏差进 行 PID 运算，输出 4-20mA（DC）直流控制信号。 控制单元：输入电路(偏差差动和电平移动电路)、PID 运算电路(由 PD 与 PI 运算电路串联)、输出电 路(电压、电流转换电路)以及硬、软手操电路； 指示单元：测量信号指示电路、设定信号指示电路。 2、测量信号、内给定信号范围；外给定信号范围。 测量和内给定信号：1~5V(DC)； 外给定信号：4～20mA 直流电流。 （它经过 250Ω精密电阻转换成 1～5V 直流电压） 3、输入电路、输出电路的作用。 输入电路作用： 1). 信号综合。将（Ui-Us）后放大两倍反相以 Uo1 输出，即 Uo1= -2(Ui-Us)。 2). 电平转换。将以 0V 为基准的输入信号转换为以 UB（10V）为基准的输出信号 Uo1。 电平转换的目的：使运算放大器工作在允许的共模输入电压范围内。 输出电路作用：把 PID 输出ΔUo3 （以 UB 为基准）转换成 4-20mA.DC 输出。实现电压—电流转换。 4、放大系数和比例度。 比例度
3、量程调整的目的；零点调整/迁移。 使变送器的输出信号下限值 ymin 与测量范围的下限值 xmin 相对应，在 xmin=0 时，称为零点调整，在 xmin≠0 时，称为零点迁移。零点调整使变送器的测量起始点为零。零点迁移是把测量的起始点由零迁移 到某一数值。 4、差压变送器的作用；差动变压器的作用。 差压变送器是将液体、气体或蒸汽的压力、流量、液位等工艺变量转换成统一的标准信号，作为指 示记录仪、调节器或计算机装置的输入信号，以实现对上述变量的显示、记录或自动控制。 差动变压器是由检测片（衔铁） 、上、下罐形磁芯和四组线圈构成。其作用是将检测片的位移 s 转 换成相应的电压信号 uCD。