1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)

了解过程控制的基本原理

了解过程控制的基本原理过程控制是指通过对系统中的各种操作过程进行监测和调节，使得系统能够稳定运行，达到预期的工作目标。

在工业生产、交通运输、能源供应等领域，过程控制起着至关重要的作用。

了解过程控制的基本原理对于能够有效管理和优化过程控制系统具有重要意义。

本文将介绍过程控制的基本概念、基本原理和常见的控制策略。

一、过程控制的基本概念过程控制指的是对系统进行实时监测、检测和调节的过程，通过对系统输入和输出的测量和分析，采取相应的控制措施，使得系统能够按照预定的标准或要求进行工作。

过程控制的目标是保障系统的稳定运行和达到设计要求。

二、过程控制的基本原理1. 反馈原理反馈原理是过程控制中的核心概念之一。

通过对系统输出进行测量和检测，与设定值进行比较，得到误差值，并将误差值作为输入信号对系统进行调节。

反馈控制能够使系统对外界扰动具有较强的抵抗能力，提高系统的稳定性和精度。

2. 控制策略过程控制中常用的控制策略包括比例控制、积分控制和微分控制，即PID控制。

比例控制主要根据误差的大小进行控制，积分控制主要根据误差的积分值进行控制，微分控制主要根据误差的变化率进行控制。

PID控制通过对这三种控制策略的综合应用，能够有效地调节系统，使系统保持稳定状态，并具有较好的动态性能。

3. 控制器控制器是过程控制中的重要组成部分，通常由传感器、执行器和控制算法组成。

传感器用于检测系统的实时状态和参数，将其转化为电信号；执行器根据控制信号进行动作，控制系统的运行；控制算法通过对传感器数据进行分析和处理，得出控制信号，对执行器进行控制。

4. 过程模型过程模型是对被控对象的描述，通过建立系统模型，可以对系统进行分析、仿真和优化。

常用的过程模型有线性模型和非线性模型。

对于线性过程，可以采用经典控制方法进行分析和设计；对于非线性过程，需要采用先进的控制算法，如自适应控制、模糊控制和智能控制等。

三、常见的控制策略1. ON-OFF控制ON-OFF控制是最简单的控制策略之一，当系统输出超过一定阈值时，控制器输出一个固定的控制信号，对系统进行ON或OFF的控制。

第10章过程控制系统基本概念解读

刘玉长
第二节过程控制系统过渡过程和品质指标一、静态与动态
在自动控制中，把被控量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态，而把被控量随时间而变化的不平衡状态称为系统的动态。在生产过程中，扰动是客观存在，且是不可避免的，因此了解系统的静态是必要的，但是了解系统的动态更为重要。
刘玉长
二、自动控制系统的过渡过程
刘玉长
几个基本概念
单容过程：只有一个容积，一个容量系数
和一个时间常数。
自衡特性：对象在扰动作用，其平衡受到
破坏，在没有操作人员或控制器的干预下，自动恢复平衡的特性。
无平衡特性：平衡状态下，一旦受到破坏，
无法自行重建平衡。
自衡率：表示自衡能力。一般希望它大一
些，即在很大干扰下，被控变量变化很少。
刘玉长
三、控制系统的工程表示
自动控制系统有两种表示方法，即方框图与工艺控制流程图(或称管道仪表流程图)【需遵循 “GB/T 2625-1981 过程检测和控制流程图用图形符号和文字代号” 或其它行业标准】。
蒸汽
LT
PV
LC
MV
SV 期望值控制器 SV LC
控制阀 V 检测变送 LT
锅炉
实际值
要求:
稳
快
准
三、控制系统的品质指标
控制系统性能指标是根据系统在零初使条件(输出量和输入量的各阶导数为0)下的单位阶跃响应曲线计算得到的。实际控制系统的瞬态响应曲线不同，其性能指标定义也不一样。因为衰减振荡是一种比较好的响应曲线，故以下针对衰减振荡过程进行介绍【注意，有的过程不允许出现振荡】。
刘玉长
(四)稳定时间ts
从阶跃扰动开始作用起至被控量又建立新的平衡状态止，这一段时间叫做稳定时间 ( 或称过渡时间)。工程上规定当被控量达到稳定值的±5%(或 ±2%)的范围内时，就认为被控量已经达到了稳定值。按这个规定，稳定时间就是从扰动开始作用之时起，直至被控量进入稳定值的±5%( 或 ±2%)的范围内所经历的时间。稳定时间短，表示过渡过程进行得比较迅速，这时即使扰动频繁出现，系统也能适应，系统质量较高。刘玉长

第一章-过程控制基本概念

第一章过程控制基本概念教学要求：了解过程控制的发展概况及特点；掌握过程控制系统各部分作用，系统的组成；图绘制方法，认识常见图形符号、文字代号；管道及仪表流程图；掌握静态、动态及过 ,学会计算品质指标。

点：自动控制系统的组成及各部分的功能；负反馈概念；控制系统的基本控制要求及质量指标。

难点：常用术语物理意义（操纵变量与扰动量区别）；根据控制系统要求绘制方框图；静态，过渡过程概念。

自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用，自动控制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。

随着国民经济和国防建设的发展，自动控制技术的应用日益广泛，其重要作用也越来越显著。

生产过程自动控制（简称过程控制）---- 自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用，是自动化技术的重要组成部分。

§ 1.1 过程控制的发展概况及特点一、过程控制的发展概况在过程控制发展的历程中，生产过程的需求、控制理论的开拓和控制技术工具和手段的进展三者相互影响、相互促进，推动了过程控制不断的向前发展。

纵观过程控制的发展历史，大致经历了以下几个阶段：20 世纪 40 年代：手工操作状态，只有少量的检测仪表用于生产过程，操作人员主要根据观测到的反映生产过程的关键参数，用人工来改变操作条件，凭经验去控制生产过程。

20世纪40年代末〜50年代：过程控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统过程检测：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）；部分生产过程实现了仪表化和局部自动化控制理论：以反馈为中心的经典控制理论掌握控制系统的基本控制要求（稳定、快速、准确）；掌握渡过程概念；掌握品质指标的定义20 世纪 60 年代：过程控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。

自动化仪表：单元组合仪表（气动n 型和电动n 型）成为主流产品60 年代后期，出现了专门用于过程控制的小型计算机，直接数字控制系统和监督计算机控制系统开始应用于过程控制领域。

《过程控制原理及应用》阶段练习题—1答案

《过程控制原理及应用》阶段练习题一1答案第一章控制系统的基本概念1.1.答：自动控制系统主要由被控对象、测量元件和变送器、调节器和执行器等环节组成。

自动控制系统中常用的术语包括：被控变量y、给定值y s、测量值y m、操纵变量m、干扰f、偏差信号e、控制信号u。

被控变量y：是指需要控制的工艺参数，是被控对象和控制系统的输出信号；给定值y s：生产过程中被控变量的期望值；测量值y m：由检测元件得到的被控变量的实际值；操纵（控制）变量m：用以实现干扰作用，实现控制作用的变量，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：被控变量的给定值与测量值之差；控制信号u：调节器将偏差按一定规律计算得到的量。

1.2答：自动控制系统的方框图是由环节方块、信号线、比较点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。

控制系统的典型方框图如下：于干扰作用（干扰变给定值图1-1控制系统的方框图1.3答：①系统的方框图如图1-3所示。

②TT环节的输入信号：温度T,输出信号：T mTC环节的输入信号：偏差e,输出信号：控制信号u调节阀环节的输入信号：控制信号u,输出信号：操纵变量m 换热器环节的输入信号：操纵变量m和干扰f,输出信号：温度T整个系统的输入信号是热物料设定温度T SP和干扰f,输出信号是热物料出口温度T O*调节阀换热器图1-3换热器出口温度控制系统方框图③系统遇到干扰作用后，如冷物料流量突然增大△ q v,被控变量热物料出口温度T将下降，温度测量变送器TT测得信号T,与T S比较后得到偏差信号e,调节器TC根据e值的大小按照一定的控制规律计算得到控制信号u, 并送给调节阀，调节阀根据控制信号u改变阀门开度，调节蒸汽用量m,调节热物料的出口温度，使其回复到给定值附近。

1.4答：①贮槽液位控制系统的方框图如图1-5所示。

*调节阀图1-5贮槽液位控制系统方框图②在该液位系统中，被控对象贮槽;被控变量液位L;操纵变量调节阀控制的出水流量q v2；干扰作用贮槽入水流量q vi的变化1.5答：处于平衡状态下的自动控制系统，在受到干扰作用后，被控变量发生变化偏离给定值，这时调节器开始起调节作用，直到使被控变量回复到给定值附近范围内。

过程控制系统基本概念(讲座20)

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图 4 温度控制系统过渡过程曲线解：最大偏差 A＝230-200＝30℃ 余差 C＝205-200＝５℃
由图上可以看出，第一个波峰值 B＝230-205＝25℃，第二个波峰值 B′＝210－205＝5℃，故衰减比应为 B:B′＝25:5＝5:1。振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔，故周期 T＝20-5＝15（min）分析：过渡时间与规定的被控变量限制范围大小有关，假定被控变量进入额定值的±2％，就可以认为过渡过程已经结束，那么限制范围为 200×（±2％）＝±4℃，这时，可在新稳态值（205℃）两侧以宽度为±４℃画一区域，上图中以画有阴影线的区域表示，只要被控变量进入这一区域且不再越出，过滤过程就可以认为已经结束。因此，从图 4 可以看出，过渡时间为 22min。 4、影响控制系统过渡过程品质的主要因素一个自动控制系统可以概括成两大部分，即工艺过程部分（被控对象）和自动化装置部分。前者指与该自动控制系统有关的部分。后者指为实现自动控制所必需的自动化仪表设备，通常包括测量与变送装置、控制器和执行器等三部分。对于一个自动控制系统，过渡过程品质的好坏，在很大程度上决定于对象的性质。例如在前所述的温度控制系统中，属于对象性质的主要因素有：换热器的负荷大小，换热器的结构、尺寸、材质等，换热器内的换热情况、散热情况及结垢程度等。不同自动化系统要具体分析。 5、工艺管道及控制流程图工艺流程和控制方案的确定后，根据工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标注出相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号与联锁保护系统等，便成了工艺管道及控制流程图（PID 图）。 6、自动控制系统的基本组成及方块图液位自动控制的方块图为例
副变量类型温度压力流量液位
副控制器比例度 δ2／％ 20 ～60 30 ～70 40 ～80 20 ～80

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。
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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
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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。
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§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。
文本本次讲课到此结束谢谢您的聆听
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

过程控制系统课程设计

过程控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解过程控制系统的基本概念、原理及分类；2. 掌握过程控制系统中各组成部分的作用及其相互关系；3. 学会分析简单过程控制系统的工作原理和性能指标；4. 了解过程控制系统在实际工程中的应用。

技能目标：1. 能够运用所学知识设计简单的过程控制系统；2. 能够分析过程控制系统存在的问题，并提出相应的优化方案；3. 能够熟练运用相关软件工具对过程控制系统进行模拟与仿真；4. 能够撰写过程控制系统相关报告，并进行展示和交流。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制系统相关领域的兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力，提高其解决实际问题的能力；3. 培养学生关注过程控制系统在工程实践中的应用，认识到其在社会发展中的重要性；4. 培养学生遵循工程伦理，具备良好的社会责任感和职业道德。

课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，旨在帮助学生掌握过程控制系统的基本知识和技能，提高解决实际问题的能力。

学生特点：学生具备一定的物理、数学和工程基础，具有较强的学习能力和动手能力。

教学要求：结合学生特点和课程性质，通过案例分析、实验操作、小组讨论等形式，引导学生主动参与教学过程，提高其理论联系实际的能力。

在教学过程中，注重培养学生的创新意识和团队协作精神，使学生在掌握基本知识的同时，提升自身综合素质。

最终实现课程目标的分解和落实，为后续教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 过程控制系统的基本概念与原理- 控制系统的定义、分类及特点- 控制系统的数学模型- 控制系统的性能指标2. 过程控制系统的组成与设计- 控制器的设计与选择- 执行器的类型与特性- 测量变送器的原理与应用- 控制系统的工程设计与实现3. 过程控制系统的分析方法- 稳态分析及稳态误差- 动态分析及系统稳定性- 频率响应分析及应用4. 过程控制系统的先进控制策略- 模糊控制原理及应用- 神经网络控制原理及应用- 预测控制原理及应用5. 过程控制系统的实际应用案例分析- 工业生产过程中的控制系统案例分析- 环境监测过程中的控制系统案例分析- 机器人控制系统案例分析6. 过程控制系统实验与仿真- 控制系统的模拟实验- 控制系统的仿真软件应用- 实验数据分析和报告撰写教学内容安排与进度：第1-2周：过程控制系统的基本概念与原理第3-4周：过程控制系统的组成与设计第5-6周：过程控制系统的分析方法第7-8周：过程控制系统的先进控制策略第9-10周：过程控制系统的实际应用案例分析第11-12周：过程控制系统实验与仿真教学内容与教材关联性：本教学内容紧密结合教材，涵盖过程控制系统的基础知识、设计方法、先进控制策略及实际应用等方面，确保学生能够系统地掌握过程控制系统的相关理论和技术。

华电考研复试班-华北电力大学自动化系控制工程专硕考研复试经验分享

华电考研复试班-华北电力大学自动化系控制工程专硕考研复试经验分享华北电力大学是教育部直属全国重点大学，是国家“211工程”和“985工程优势学科平台”重点建设大学。

2017年，学校进入国家“双一流”建设高校行列，重点建设能源电力科学与工程学科群，全面开启了建设世界一流学科和高水平研究型大学新征程。

学校1958年创建于北京，原名北京电力学院。

学校长期隶属于国家电力部门管理。

2003年，学校划转教育部管理，现由国家电网有限公司、中国南方电网有限公司、中国华能集团有限公司、中国大唐集团有限公司、中国华电集团有限公司、国家能源投资集团有限责任公司、国家电力投资集团有限公司、中国长江三峡集团有限公司、中国广核集团有限公司、中国电力建设集团有限公司、中国能源建设集团有限公司、广东省粤电集团有限公司等12家特大型电力集团和中国电力企业联合会组成的理事会与教育部共建。

学校校部设在北京，分设保定校区，两地实行一体化管理。

学校现有教职工近3千人，全日制在校本科生2万余人，研究生近1万人。

学校占地1600余亩，建筑面积100余万平方米。

华北电力大学自动化系主要以电力系统发电侧为行业背景，从事人才培养和科学研究，设有大学最早的学科和专业。

现拥有：“自动化”和“测控技术与仪器”两个本科生专业；一个国家级实验教学中心“电力生产全过程虚拟仿真实验教学中心”，一个省级工程技术研究中心“河北省电力生产过程仿真与优化控制工程技术研究中心”；两个教学研究室，一个本科生实验中心，多个教学和科研团队。

具有“控制理论与控制工程”二级学科博士学位授予权，“控制科学与工程”一级学科硕士学位授予权，“控制工程”专业硕士学位授予权。

在校生1300余人。

我们秉承“以不息为体，以日新为道”的理念，近年来以“博士化、工程化、国际化”为目标不断加强教师队伍的建设和培养。

自动化系拥有一支勇于创新、团结和谐的教职工队伍，现有专任教师45名，其中高级职称占73%，具有博士学位的比例达80%，40%以上教师具有赴美、加、英、澳、俄、日等国从事访问学者及科学研究的经历，大部分教师长期从事电力系统生产领域的科研工作，具有扎实的实践经验和工程技术基础。

过程控制系统建模方法

dT dt
MC HA
KΔu u
(2-10)
K=
Ku HA 则上式可写为
Τ
+ ΔT = KΔu
(2-11)
过程控制系统建模方法可得炉内温度变化量对控制电压变化量之间的传递函数为
G(s) =
T ( s ) u ( s )
=
K s 1
(2-12)
过程控制系统建模方法 3、压力对象
压力对象如图所示.
过程控制系统建模方法
平衡状态时：
压力变化△p0
po0=pi0
R=气压差变化量/气体质量流量变化量=(△pi-△p0)/△ i
dG C=容器内气体变化量/容器内气体变化量 = dp0
dG cd p 0 dQ dt dt
微量时：dQ=△
过程控制系统建模方法
故可得
dp0 RC +Δ dt
ΔQ1 – ΔQ2 = dΔV/dt
过程控制系统建模方法首要条件：是生产过程的机理必须为人们充分掌握，可以比较确切的加以数学描述。要求：模型应该尽量简单，保证达到合理的精度
机理法建模条件：
（1）过程的机理清楚，可以用数学式子来描述；（2）过程模型较简单，且可以做适当的假设；（3）适宜不能进行测试法建模的场合。
被控过程有输入输出变量输出变量：通常是温度、压力、流量、液位、成分或物性等，可选择为被控变量。输入变量：多个输入时，选择其中一个或几个为控制变量，其他输入看成是干扰量输入
过程控制系统建模方法
工业生产过程的输入输出关系有静态和动态之分。静态是过程输出变量和输入变量之间只有放大倍数的数学关系，即不考虑过渡过程。动态是过程输出变量和输入变量之间随时间变化时动态关系的数学描述

第2章-过程控制系统基本概念解析

智能建筑环境检测与控制技术
2.4.2 按给定信号的特点分类
（3）程序控制系统程序控制系统的给定量按照已知的规律变化，要求其输出量与给定量的变化规律相同，如数控机床的程序控制系统、造纸中制浆蒸煮的温度控制、程序控制电液伺服系统和周期性工作的加热设备等。程序控制系统的设定值按照预先设定的程序自动改变，系统按设定程序自动运行，直至全部程序运行完为止。程序控制系统可以是开环的，也可以是闭环的。
智能建筑环境检测与控制技术
2.2 过程控制系统的特点
连续型生产过程的基本特征是过程参数的变化不仅受过程内部环境和条件的影响，也会受到外界因素的影响，而且在很多情况下影响生产的参数大多不止一个，其作用也各不相同，这些都造成了过程控制系统的复杂性和多样性。因此，过程控制系统与其他自动控制系统相比，除了具有一般自动化技术所具有的共性之外，还具有其自身的特点。
（1）反馈控制系统在过程控制系统中，反馈控制系统是一种最基本的控制结构形式。反馈控制系统依据被控参数与设定值之间的偏差进行工作，系统运行的最终目标是减小或消除偏差。锅炉液位控制系统就是一个反馈控制系统。如果反馈信号不止一个，就构成了多个闭合回路，也称多回路控制系统。
智能建筑环境检测与控制技术
智能建筑环境检测与控制技术
2.2 过程控制系统的特点
（5）过程控制多属慢过程参数控制在过程控制系统中，通常用温度、流量、压力、转速、液位、浓度等物理量来表征生产过程的正常与否。由于被控过程大多具有大惯性、大滞后等特点，使得多半过程控制具有慢过程控制参数控制的特点。
智能建筑环境检测与控制技术
2.1 过程控制系统的发展概况
过程控制（process control）通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、造纸、医药、建材、核能等工业生产中连续的或按照一定周期程序进行的生产过程的自动控制。

过程控制基础知识

绪论生产过程自动化，一般是指石油、化工、冶金、炼焦、造纸、建材、陶瓷及电力发电等工业生产中连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制。

凡是采用模拟或数字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通称为过程控制。

过程控制是自动控制学科的一个重要分支。

一、过程控制的定义和任务1.过程控制的基本概念(1)自动控制。

在没有人的直接参与下，利用控制装置操纵生产机器、设备或生产过程，使表征其工作状态的物理参数(状态变量)尽可能接近人们的期望值(即设定值)的过程，称为自动控制。

(2)过程控制。

对生产过程所进行的自动控制，称为过程控制。

或者说凡是采用模拟或数字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通称为过程控制。

(3)过程控制系统。

为了实现过程控制，以控制理论和生产要求为依据，采用模拟仪表、数字仪表或微型计算机等构成的控制总体，称为过程控制系统。

2.过程控制的研究对象与任务过程控制是自动化的一门分支学科，是对过程控制系统进行分析与综合。

综合是指方案设计。

3.过程控制的目的生产过程中，对各个工艺过程的物理量或称工艺变量有着一定的控制要求。

有些工艺变量直接表征生产过程，对产品的产量与质量起着决定性的作用。

例如，精馏塔的塔顶或塔釜温度，一般在操作压力不变的情况下必须保持一定，才能得到合格的产品:加热炉出口温度的波动不能超出允许范围，否则将影响后一工段的效果:化学反应器的反应温度必须保持平稳，才能使效率达到指标。

有些工艺变量虽不直接影响产品的质量和产量，然而保持其平稳却是使生产获得良好控制的前提。

例如，用蒸汽加热反应器或再沸器，如果在蒸汽总压波动剧烈的情况下，要把反应温度或塔釜温度控制好将极为困难:中间储槽的液位高度与气柜压力，必须维持在允许的范围之内，才能使物料平衡，保持连续的均衡生产。

有些工艺变量是决定安全生产的因素。

例如，锅炉汽包的水位、受压容器的压力等，不允许超出规定的限度，否则将威胁生产安全。

过程控制系统如何提高生产灵活性和响应速度

过程控制系统如何提高生产灵活性和响应速度在当今竞争激烈的制造业环境中，企业面临着不断变化的市场需求、日益缩短的产品生命周期以及越来越高的质量标准。

为了在这样的环境中生存和发展，企业必须具备高度的生产灵活性和快速的响应速度。

而过程控制系统作为现代制造业的重要组成部分，对于提高生产灵活性和响应速度起着至关重要的作用。

一、过程控制系统的基本概念过程控制系统是指对生产过程中的物理量、化学量或生物量进行自动检测、控制和调节，以保证生产过程按照预定的要求进行运行的系统。

它通常由传感器、变送器、控制器、执行器等组成，通过对生产过程中的各种参数进行实时监测和控制，实现对生产过程的优化和稳定运行。

二、过程控制系统提高生产灵活性的方式1、可配置的控制策略过程控制系统可以通过采用灵活的控制策略，根据不同的生产需求进行快速配置和调整。

例如，在生产不同规格或型号的产品时，可以通过修改控制器的参数、控制逻辑或控制算法，实现对生产过程的快速切换和适应。

这种可配置的控制策略使得企业能够在不进行大规模设备改造的情况下，迅速调整生产流程，满足多样化的市场需求。

2、模块化的系统设计采用模块化的设计理念，将过程控制系统分解为多个独立的功能模块。

这些模块可以根据生产需求进行灵活组合和配置，从而快速搭建出适应不同生产工艺和流程的控制系统。

当生产需求发生变化时，只需对相关的模块进行替换或升级，而无需对整个系统进行重新设计和开发，大大提高了系统的灵活性和可扩展性。

3、先进的控制算法先进的控制算法如模型预测控制、自适应控制等，能够更好地处理复杂的生产过程和多变的生产条件。

这些算法可以根据实时采集的数据对生产过程进行预测和优化，自动调整控制策略，使生产过程始终保持在最佳状态。

同时，这些算法还具有较强的鲁棒性和容错能力，能够在生产过程出现干扰或异常情况时迅速做出响应，保证生产的连续性和稳定性。

三、过程控制系统提高响应速度的途径1、实时数据采集与处理过程控制系统通过安装在生产现场的传感器和变送器，能够实时采集生产过程中的各种数据，如温度、压力、流量、液位等。

过程控制系统性能指标

1-2 过程控制系统性能指标
过程控制系统的性能指标
控制性能良好：在受到外来干扰作用或给定值发生变化后，应平稳、迅速、准确地回复(或趋近)到给定值上。评价控制性能好坏的质量指标。根据工业生产过程对控制的实际要求来确定。
2-1 系统过渡过程 2-2 系统性能指标
2-1 系统过渡过程
1、静态与动态
0
t<0
特点
当A=1时称为单位阶跃信号。
易产生对系统输出影响大便于分析和计算
（2）过渡过程的形式
在阶跃信号作用下，被控变量随时间的变化有以下几种形式
1.发散振荡过程——曲线①所示 3.等幅振荡过程——曲线③所示
2.非振荡衰减过程——曲线②所示 4.衰减振荡过程——曲线④所示
5.非振荡发散过程——曲线⑤所示
静态：系统被控变量不随时间变化的平衡稳态。
静态是指各参数（或信号）的变化率为零。
动态：被控变量随时间不断变化的不平衡状态。
动态时整个系统及各环节参数处于变化的动态之中。
2、过渡过程
（1）常见典型信号
阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、和正弦信号等。
阶跃信号
数学表达式为： r(t) A t≥0
过程控制系统性能指标
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第一章
过程控制系统基本概念
过程控制系统基本概念
1-1 绪论 1-2 过程控制系统的性能指标 1-3 自动化仪表基础知识 1-4 防爆与防护
2、下图是某温度控制系统记录的曲线，请写