过程控制系统 复习总结
过程控制系统复习资料整理工信出版
1.1过程控制系统发展概述1.仪表化与局部自动化系统特点：采用的过程检测控制仪表为基地式仪表和部分单元组合，而多数是气动式仪表。
其结构方案大多数是单输入—单输出的单回路定制系统。
理论基础是频域法和根轨迹法为主体。
3.集散式控制系统 DCS：传递的信息以引起物质、能量的运动为最终目的。
强调的是其可靠性、安全性、实时性、广泛的适用性。
智能控制方法有以下几种：分级递阶智能控制、专家控制、人工神经网络控制、拟人智能控制理论等。
1.2.1 过程控制系统的特点：（ 1）过程控制系统的多样性；（2）控制方案的多样性；（ 3）物理参数控制；（4）定值控制。
1.2.2 过程控制主要针对六大参数，即温度、压力、流量、液位（物位）、成分、物性。
1.3.1 过程控制系统的组成：由控制器、执行器、被控对象、检测变送装置组成。
将偏差送到控制器。
干扰给定偏差 e(t)u(t)操作变量q(t)被控变量c(t)控制器执行器被控对象-b(t)检测变送1.3.2过程控制的分类1.按系统结构划分：（ 1）反馈控制系统，闭环（ 2）前馈控制系统（开环）（3）前馈 - 反馈复合控制系统。
2.按设定值划分：（1）定值控制系统（ 2）随动（伺服）控制系统（ 3）程序控制系统。
1.4过程控制性能指标：（1）系统必须是稳定的（最重要）（2）系统应能提供尽可能好的稳态调节（3）过渡过程1.单项控制性能指标：（ 1）衰减比和衰减率：为了保证控制席永有一定的稳定裕度，一般要求衰减比为 4:1 ～10:1 ，相当于 75%-90%，稳态。
（ 2）最大动态偏差和超调量；（ 3）残余偏差 e ss（ 4）调节时间 t s和振荡频率（快速性指标）2.1.2建立数学模型的方法1.解析法：对被控过程的工作机理非常熟悉，被控参数与控制变量的变化都与物质和能量的流动与转换有密切关系。
2. 测试法： 1）是根据工业过程输入、输出的实测数据进行某种数学处理后得到数学模型。
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。
西华大学-过程控制-复习总结
第一章：1.过程控制系统：一般是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、成份等这样一些变量的系统。
控制系统分类：a、按设定值的形式不同分为（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统b、按系统机构特点分类（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2.控制系统暂态性能指标：（1）衰减比n和衰减率φ（2）最大动态偏差A和超调量ᵟ（3）残余偏差C（4）调节时间Ts和振荡频率ω。
综合性能指标：（1）偏差积分（2）绝对偏差积分IAE（3）平方偏差积分ISE（4）时间及绝对偏差积分ITAE第二章1.温度检测常用传感器：热电偶、热电阻、集成温度传感器。
2.常用压力称谓及常用压力检测方法答：称谓：绝对压力、压力、压差、真空度。
被测压力及绝对压力零线的差值为绝对压力；被测压力及大气压的差叫压力，两未知压力之差叫压差，被测压力低于大气压差值称为真空度。
检测方法：液柱式压力计：根据流体静力学原理：将压力转化为液柱的高度，弹性式压力计：利用弹性元件受压产生形变，电气式压力计：通过各种敏感元件将压力转换为电量，活塞式压力计：被测压力及活塞上加的砝码质量进行平衡来测量的。
3.流量基本概念（单位时间内流过管道某一截面的流体数量）、差压式流量计原理（利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流体测量）、转子流量计特点及应用场合（仪器具有较高的灵敏度，适合于小管径，小流量的测量）、电磁流量计优缺点（优点：1.被测量流体的压力损失小；2.可以测量各种导电液的流量，流体可以含有固体颗粒；3.输出信号及流量之间的关系不受流体的物理性质变化和流动状态的影响；4.测量响应速度快，可以测量脉动流量。
缺点：1只能测量导电液体流量，要求导电率不小于水的导电率2由于感应电势数值很小，后级采用高放大倍数放大器，很容易受外界磁场干扰。
）、漩涡流量计特征（利用流体遇到阻碍物后产生旋涡测量流量。
）、椭圆流量计特点（椭圆流量计测量精度及流体的流动状态无关，适合高粘度流体的测量，要求测量液体中不能有固体颗粒，工作温度不能超过规定范围。
《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。
过程控制期末总结
过程控制期末总结随着科技的发展，人们对工业过程的控制要求也越来越高。
过程控制是一门控制工程中的重要学科，它涉及到自动化、信息技术、仪器仪表和工程管理等多个领域。
期末将我的学习成果总结如下。
一、理论知识的掌握在过程控制的学习中，我充分掌握了控制系统的基本原理和方法。
其中包括：控制系统的基本概念，包括开环和闭环控制系统，反馈与前馈控制；传感器和执行器的工作原理；模拟信号和数字信号的处理方法；PID控制器的设计与调节方法等等。
这些理论知识为我后续的学习和实践打下了坚实的基础。
二、实验操作的能力提升在过程控制课程中，我参与了多个实验项目，旨在提高我对过程控制实际操作的了解和能力。
通过这些实验，我理解了数据采集、信号处理、控制算法的设计和调试等等。
例如，在一次温度控制的实验中，我通过使用温度传感器和PID控制器，成功地实现了对温度的自动控制，并且调节了不同的参数，达到了预期的结果。
这些实验不仅提高了我的实践操作能力，还加深了我对理论知识的理解。
三、项目实践的经历除了实验操作，我还参与了一个小型的项目实践。
我们小组的任务是设计一个水平罐液位控制系统。
在这个项目中，我负责设计和调试控制算法，以及编写相应的控制程序。
通过这次项目实践，我进一步巩固了过程控制的理论知识，并实际运用到了工程实践中。
这个项目的成功实施不仅需要我们对过程控制的理解，还需要协作和沟通。
四、团队合作和沟通能力的提升过程控制是一个需要团队合作的学科。
在这门课程中，我有机会和其他同学合作完成实验和项目。
通过团队合作，我学会了如何有效地与他人沟通和协作，如何将个人的想法和意见与他人协调一致，以实现项目的共同目标。
在这个过程中，我不仅提高了自己的团队合作和沟通能力，还学到了如何充分发挥个人的优势和才能。
五、问题解决能力的培养在学习过程控制的过程中，我遇到了许多困难和问题。
有时，我遇到了技术难题，需要借助专业知识和经验来解决；有时，我遇到了项目中的困扰，需要思考和创新来找到解决方案。
过程控制复习总结
学习好资料欢迎下载第一章1. 生产过程总目标及要求 ：安全性、稳定性和经济性。
2.过程控制系统组成 ： 1．被控过程（或对象） ； 2．用于生产过程参数检测的检测与变送仪表；3．控制器； 4．执行机构； 5．报警、保护和连锁等其它部件3. 工业过程对控制的要求 可以概括为准确性、稳定性和快速性。
y 1 y 1 y 34.如图 1，其性能指标 ：y 3y 1（1）衰减比和衰减率 其表征了稳定性，是衡量振荡过程衰减程度的指标，其衰减比为4：1 到 10：1。
（2）最大动态偏差和超调量，其表征了准确性，最大动态偏差是指在阶跃响应中，被控参数偏离其最终稳态值的最大偏差量，表现在过渡过程开始的第一个波峰；超调量为最大动态偏差占被控量稳态值的百分比。
（ 3）余差，是指过渡过程结束后，被控量新的稳态值与设定值的差值。
它是过程控制系统稳态准确性的衡量指标。
（ 4）调节时间 t s 和振荡频率 ，调节时间 t s 是从过渡过程开始到结束的时间，调节时间是过程控制系统快速性的指标。
过渡过程的振荡频率是震荡周期 p 的倒数，即=2 /p 一定程度上也可作为衡量快速性的指标。
***** 过程控制系统中有哪些类型的被控变量？ ruy (t)第二章控制器执行机构被控过程1. 过程控制系统 建模的两个基本方法 ：机理法建模、测试法建模。
检测与变送仪表 2.如图 2 为设阶跃输入幅值为u ， K =y( ) y(0)yu图 1.1过程控制系统基本结构图ry 1y 3y ( )tt s图 1.3 过 程控制系统阶跃响应曲线***** 对象的纯滞后时间产生的原因是什么？答，纯延迟时间产生的原因是由于扰动发生的地点与测定被控参数位置有一定距离。
第三章1. 常用的控制结构 有：反馈控制、前馈控制、推断控制2.自动调节阀按照工作所用能源形式可分为电动调节阀，气动调节阀和液动调节阀。
3. 气动调节阀 由执行机构和控制机构（阀）两部分组成。
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。
过程控制系统复习
过程控制系统复习1.传感器和执行器：传感器负责将生产过程中的物理、化学、机械等参数转换为电信号，执行器负责将控制信号转换为机械运动或者其他控制动作。
2.控制器：控制器是过程控制系统的核心部分，负责接收传感器信号、进行数据处理和分析，并生成相应的控制信号送给执行器进行控制动作。
3.通信网络：通信网络是各个部分之间进行数据传输和信息交换的媒介，它可以是有线的，也可以是无线的，如以太网、无线传感器网络等。
4.数据采集和处理系统：数据采集和处理系统负责对传感器获取到的数据进行采集和存储，并对其进行处理、分析和显示，以便进行后续的控制决策。
5.人机界面：人机界面是过程控制系统与操作人员之间进行交互和信息显示的界面，通过人机界面操作人员可以监控生产过程的状态、设置控制参数和报警设置等。
1.系统需求分析：对控制的对象进行分析，确定需要监测和控制的参数，以及工艺要求和目标。
2.硬件选型：选择合适的传感器、执行器和控制器等硬件设备，以及适配的通信网络和数据采集和处理系统，确保其能够满足系统需求并具有良好的性能和稳定性。
3.软件开发：根据系统需求和控制策略，开发相应的控制算法和逻辑，并编写控制软件，实现数据采集、数据处理、控制计算、控制决策等功能。
4.系统集成和调试：将各个部分组装集成为一个完整的系统，并进行调试和测试，确保其能够正常运行和满足系统需求。
5.运行和维护：系统投入运行后，需要进行日常的监测和维护工作，及时发现和处理问题，确保系统稳定运行。
1.提高生产效率：过程控制系统可以实现对生产过程的实时监测和控制，能够精确地控制各个参数，提高生产效率和产品质量。
2.降低生产成本：过程控制系统可以优化生产过程，提高物料利用率和设备利用率，降低能源消耗和废品产生，从而降低生产成本。
3.提高安全性：过程控制系统可以实时监测生产过程中的各种参数，及时发现异常情况，并进行相应的控制和报警，保证安全生产。
4.数据可追溯：过程控制系统能够对生产过程和操作进行数据采集和存储，实现数据可追溯，方便对生产过程进行分析和改进。
过程控制总结
过程控制总结过程掌握总结过程掌握系统复习资料第1章过程掌握是指工业生产过程中连续或根据肯定周期程序运行的生产和过程自动化。
过程掌握系统的定义：为实现对某个工艺参数的自动掌握，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：被掌握的过程变量操作量：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。
过程掌握系统的根本要求：稳定性、精确性和快速性。
时域掌握性能指标包括：衰减比、最大动态偏差与超调量、余差、振荡频率和调整时间、偏离度。
★过程掌握系统由检测变送单元、掌握器、执行器和被控过程组成。
过程掌握系统的分类：按过程掌握系统构造特点分类：1.反应掌握系统。
2.前馈掌握系统。
3.前馈-反应复合掌握系统。
按设定值信号的特点分类：1.定值掌握系统。
2.随动掌握系统。
3.挨次掌握系统。
锅炉汽包水位掌握系统是定值掌握系统。
第2章自衡：在原平衡状态消失干扰时，无需外加任何掌握作用，被控过程能够自发地趋于新的平衡状态。
无自衡：在原平衡状态消失干扰时，当没有外加任何掌握作用时，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：设计过程掌握系统、整定掌握器参数；指导生产工艺及其设备的设计；被控过程及新型掌握策略的仿真分析和讨论；工业过程的故障检测与诊断系统设计。
★数学模型的根本要求：简洁、能正确牢靠地反映过程输入和输出之间的动态关系。
过程建模的根本方法：解析法，试验辨识法，混合法解析法：依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。
试验辨识法：依据过程输入、输出的试验测试数据，通过过程辨识和参数估量得出数学模型。
混合法：将机理演绎法和试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.依据建模对象和模型使用目的做出合理假设。
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。
过控课程复习总结
y
y(max)
被测参数的下限值或对应仪表输出 下限值的被测参数最大值；
使输入下限值为零的过程称为零点 调整，否则为零点迁移。
y(min)
o x(min)
x(max) x
零点迁移前后的输入/输出特性（正迁移；负迁移）
y(max)
y
y(max)
y
y(max)
y
y(min)
y(min)
过程控制性能指标
稳、快、准 时域指标: 衰减比和衰减率；超调量；残差；调节时间；振 荡频率
n B1 B2 B1 B3 B1
y(t p) y() y() 100%
y (t )
r
y ( )
y (t p )
B1
B2
5%
1 n
100%
y (0)
e() r y() e() y()
外给定信号：4～20mA.DC；
内给定信号：1～5V.DC； 输出信号：4～20mA.DC； 1-双针垂直指示器 2-外给定指示灯 3-内给定设定轮 4-自动—软手动—硬手动 切换开关 5-硬手动操作杆 6-输出指示器 7-软手动操作板键
调节阀有气开和气关
执行机构有正反作用 阀体部件有正装和反装 气动调节阀有气开式和气关式
Kv K0 常数
调节阀的放大系数
被控过程的放大系数
过程特性为线性时,选择直线特性调节阀,否则选择等百分比特性的调节阀。
2）依据配管情况选择。 在根据过程特性进行选择之后，再按照配管情况进 行进一步的选择，其选择原则可参照表3-4进行。
配管状况 工作特性 理想特性 直线 直线 S=1-0.6 等百分比 等百分比 S=0.6-0.3 直线 等百分比 等百分比 等百分比
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。
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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。
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:控制单元与指示单元。
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(偏差差动与电平移动电路)、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。
测量与内给定信号: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(U i -U s )后放大两倍反相以U o1输出,即 U o1= -2(U i -U s )。
2)、 电平转换。
将以0V 为基准的输入信号转换为以U B (10V)为基准的输出信号U o1。
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ΔU o3 (以UB 为基准)转换成4-20mA 、DC 输出。
实现电压—电流转换。
4、放大系数与比例度。
愈大，比例作用就越强愈小，成反比，与即 可表示为：。
此时比例度在单元组合仪表中，输出信号变化范围。
—偏差变化范围；—式中：输出的相对变化输入的相对变化 比例度的一般表达式：比例度P P PK K K y y y y y y yδδδεεεεεεεδ%1001%100 min max min max min max min max minmax minmax ⨯=-=---=⨯-∆-=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∆U o1进行PD 运算,可设置T D 、 K P (或比例度)。
T D 为微分时间;K P 为比例系数。
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、积分饱与。
解决积分饱与办法: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、软手操电路与硬手操电路。
软手动操作电路就是积分电路。
硬手动操作电路就是比例电路。
作业2-4 某P 控制器的输入信号就是4mA~20mA,输出信号为1V~5V ,当比例度δ=60%时,输入变化0、6mA 所引起的输出变化就是多少？解:根据比例度的公式:%100 minmax minmax ⨯-∆-∆=y y y x x x δ 比例系数:DK α微分时间:T D =n R D C D 调整R p (α)与R D可改变比例度与微分时间。
得V y y x x x y 25.0)15(6014206.0)(1min max min max =-⨯-=--∆=∆δ 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%,T I =T D =2min,K D =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=mA I I K i i P 12%20011=⨯=∆=∆δTi 时:P 分量=I 分量;则Ti 时,PI 分量=2mA Ti=2×60=120s分量PI 直线过(0,1)与(120,2)两点则t=12s 时的输出变化量为:mA I o 1.1012012121=--⨯+=∆t=12s 时的输出为Io=初值+o I ∆=4+1、1=5、1mA①PD 工况下 P 分量=mA I I K i i P 12%20011=⨯=∆=∆δP 分量=mA I K i D1=∆α解得 5=αs K T D D 1210602=⨯=iI ∆则t=12s 时的输出变化量为:分量P I K K I i DD o +∆-=∆α1368.0t=12s 时的输出为:Io=初值+o I ∆=mA 312.812510110368.04=+⨯⨯-+三、变送器1、变送器的结构。
变送器的作用。
构成原理:变送器就是基于负反馈原理工作的,其构成原理如图所示,它包括测量部分(既输入转换部分)变送器与转换器的作用就是分别将各种工艺变量(如温度、压力、流量、液位)与电信号(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、记录与控制之用。
2、变送器的输入输出关系。
)()(00Fy z Cx K z z z K y f i -+=-+=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y min 与测量范围的下限值x min 相对应,在x min =0时,称为零点调整,在x min ≠0时,称为零点迁移。
零点调整使变送器的测量起始点为零。
零点迁移就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。
差压变送器就是将液体、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。
差动变压器就是由检测片(衔铁)、上、下罐形磁芯与四组线圈构成。
其作用就是将检测片的位移s 转换成相应的电压信号u CD 。
5、温度变送器的品种、结构(量程单元与放大单元);四线制温度变送器的特点。
x测量部分Cz i放大器K y反馈部分Fz f+－零点调整+z 0-各类变送器分为三个品种:直流毫伏变送器、热电偶温度变送器与热电阻温度变送器。
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与稳定性。
(2)在热电偶与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与被测温度呈线性关系,便于指示与记录。
(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-挡板机构与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/气转换器工作原理就是基于力矩平衡原理工作的。
四、运算器与执行器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:执行机构与调节机构。
气动执行器 P λ→L →Q按能源分:电动执行器 I i →L →Q 直行程(直线位移)角行程(角位移) (两者减速器不同)3、角行程电动执行机构的结构。
4、标准气压信号范围(20kPa-100kPa),气源信号(140kPa)。
5、气动执行机构的种类。
气动执行机构有薄膜式与活塞式两种,常见的气动执行机构均属薄膜式。
薄膜式特点为:结构简单、动作可靠、维修方便、价格低,但输出行程较小,只能直接带动阀杆。
6、调节阀的正反作用、正装阀/反装阀、气开/气关。
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与安全要求来决定的;原则就是当信号压力中断时,应能确保工艺设备与生产的安全。
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,就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。