2014过程控制及仪表第八章概述
第八章先进过程控制系统
预测步长：优化所顾及的时段
J =
ω i [ y p ( k + i ) y r ( k + i )]2 ∑
i =1
P
非负加权系数，表示未来各采样时刻 的偏差在目标函数J中所占的比重
8.1 预测控制---控制算法
当P和L不等于1时，选取目标函数为：
J = YP (k ) Yr (k )
+ U 2 (k ) Q
预测长度P、控制长度L等参数的选取会对算法性能产生影响 1）预测长度P要求必须覆盖整个响应曲线的主要部分。P值大，预 测控制系统的鲁棒性越强，但动态响应变差，计算量和存储容量也 相应增大；P值大，对干扰的鲁棒性变差。通常，选取P=2L。 2）控制长度L值大，控制灵敏度高，系统稳定性和鲁棒性变差，计 算量和存储容量也相应增大；L值小，控制机动性差，控制灵敏度 差。通常，选取L在10以下。 3）控制加权矩阵R和误差加权矩阵Q应该同时加以考虑。R用于降低 控制作用的波动，使控制作用平稳变化。通常，R取较小的数值。
a1 0 0 aN aN1 a3 a2 a a 0 0 a a a 1 N 4 3 A2 = 2 A = 1 aP aP1 a1 P×P 0 0 aN aP+1P×(N1)
阶跃响应曲线
8.1 预测控制---预测模型
预测模型依赖于过程的内部特性，而与过程在k时刻的实际输出无 关，所以是基于非参数模型的开环预测模型。 采用反馈修正的方法对上述开环预测模型进行修正。
A( q 1 ) = I + A1q 1 + A2 q 2 + + An q n , Ai ∈ R n×n
B ( q 1 ) = B0 + B1 q 1 + B2 q 2 + + Bm q m , Bi ∈ R n× n
第八章控制系统工程设计 过程控制系统课件
第八章 控制系统工程设计
8.1.3 自控系统工程设计的方法
接到一个工程项目后，在进行自控系统的工程设计时，一般应按照 以下所述的方法来完成。
（1）熟悉工艺流程 熟悉工艺流程是自控设计的第一步。自控设计人员对工艺流程熟悉
和了解的深度将决定设计的好坏与成败。在此阶段还需收集工艺中有关的 物性参数和重要数据。
而文字资料则是对设计第八章控制系统工程设计表81被测变量和仪表功能的字母代号首位字母后继字母被测变量修饰词读出功能输出功能修饰词a分析报警b喷嘴火焰供选用供选用供选用c电导率控制d密度差e电压电动势检测元件f流量比分数g供选用视镜观察h手动高i电流指示j功率扫描第八章控制系统工程设计自动手动操作器k时间时间程序变化速率l物位指示灯低m水分或湿度瞬动中中间n供选用供选用供选用供选用oo供选用节流孔p压力真空连接或测试点q数量积算累计r核辐射记录s速度频率安全开关联锁第八章控制系统工程设计t温度传送变送u多变量多功能多功能多功能v振动机械监视阀风门百叶窗w重量或力套管x未分类x轴未分类未分类未分类y供选用y轴继动器继电器计算器转换器z位置尺寸z轴驱动器执行元件第八章控制系统工程设计对于表81中所涉及的内容简要说明如下
第八章 控制系统工程设计
8.1.1 工程设计的基本任务和设计步骤
1．基本任务与设计宗旨 自控系统工程设计的基本任务是：依据生产工艺的要求， 以企业经济效益、安全、环境保护等指标为设计宗旨，对生产 工艺过程中的温度、压力、流量、物位、成分及火焰、位置、 速度等各类质量参数进行自动检测、反馈控制、顺序控制、程 序控制、人工遥控及安全保护（如自动信号报警与联锁保护系 统等）等方面的设计，并进行与之配套的相关内容（如控制室、 配电、气源，以及水、蒸汽、原料、成品计量等）的辅助设计。 在实际工作中，必须按照国家的经济政策，结合工艺特点 进行精心设计。一切设计既要注意厂情，又要符合国情，严格 以科学的态度执行相关技术标准和规定，在此基础上建树设计 项目的特色。总之，工程设计的宗旨应切合实际、技术上先进、 系统安全可靠、经济投入/效益比要小。
《自动化仪表及过程控制》课程教学大纲
《自动化仪表及过程控制》课程教学大纲英文名称：Automatic Instruments and Process Control 课程编号：适用专业：自动化学时： 54 学分： 3课程类别：专业方向课课程性质：限选课一、课程的性质和目的《自动化仪表及过程控制》是自动化专业的重要专业课。
本课程在系统简明地阐述常用过程量测控仪表和计算机控制系统基本原理和基本知识的基础上，同时介绍自动调节系统设计和整定的基础知识，通过本课程的学习，使学生掌握生产过程控制的基础知识和基本应用技术。
二、课程教学内容概述主要内容：1、自动化仪表的概念及其发展；2、DDZ仪表及其控制系统；3、自动化仪表的基本性能指标。
第一章检测仪表基本内容和要求：1、了解温度测量的概念和工业上常用的测量方法；2、掌握热电偶的测温原理及其应用；3、掌握热电阻的测温原理及其应用；4、理解温度变送器的基本结构；5、了解工业生产中压力参数的概念和常用压力测量原理；6、理解压力式、力平衡式、位移式和固态测压元件及其变送器的工作原理；7、理解节流式、容积式流量测量的基本原理及其应用。
8、理解涡轮、电磁、漩涡等流量测量方法的应用；9、理解浮力式、静压式、电容式、超声式等常用液位测量原理；10、了解成分分析仪表的基本概念。
教学重点：1、常用温度仪表、压力仪表、液位仪表、流量仪表和成分仪表的工作原理及其应用。
2、分度表，分度号，热电偶的冷端延伸和冷端补偿，热电阻的三线制；3、差动电容压力变送器工作原理；4、差压流量计的流量公式；5、差压变送器的零点迁移原理。
第二章调节器基本内容和要求：1、重点掌握PID调节规律的原理及其应用；2、理解PID模拟电路的结构原理；了解二位式和连续调节仪表应用的基础知识；3、理解数字PID算法基本表达式及其原理；4、简单了解工业现场常用模拟和数字调节器的基本结构及其应用。
PID调节规律的原理及其应用；第三章集散控制系统和现场总线控制系统基本内容和要求：1、了解单回路可编程调节器的概念2、了解DCS系统的基本概念；3、理解DCS系统的结构特点及其组成；4、理解DCS控制站和操作站的功能；5、了解FCS系统的基本概念；第四章执行器和防爆栅基本要求1、熟炼掌握气动调节阀的基本结构、原理及其应用等基本概念；2、熟悉调节器流量特性的定义及其应用；3、理解和掌握气动执行器气开/气关的形式及其选择原则；4、了解电动执行器及电气转换器的基本原理；5、简单了解工业控制系统防爆的基本概念。
自动化仪表及过程控制
第一章绪论第一节过程控制的发展概况1.基本概念✧过程控制系统-----指自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位成分、粘度、湿度以及PH值(氢离子浓度)等这样一些过程变量时的系统。
(P3)✧过程控制-----指工业部门生产过程的自动化。
(P3)2.过程控制的重要性●进入90年代以来自动化技术发展很快，是重要的高科技技术。
过程控制是自动化技术的重要组成部分。
在现代工业生产过程自动化电过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。
3.集散控制系统(DCS)✧集散控制系统-----是集计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示技术为一体的装置。
系统在结构上是分散的(生产过程是分散系统)，但过程控制的监视、管理是集中的。
●优点：将计算机分布到车间或装置。
使系统的危险分散，提高了系统的可靠性，能方便灵活地实现各种新型的控制规律与算法，实现最佳管理。
●集散控制系统的结构原理框图：●集散控制系统的结构组成：1)过程输入-输出接口：又叫数据采集站，数据采集与预处理，对实时数据进一步的加工，操作站的显示与打印。
2)过程控制单元：又称基本控制器，是集散控制系统的核心。
不同的集散控制系统其差别较大。
3)CRT操作站：是集散控制系统的人-机接口装置。
执行监控操作、系统组态、编程、动态流程图显示以及部分生产管理。
4)高速数据通路：实现集散控制系统各处理机之间数据传送。
5)管理(上位)计算机：进行集中管理与最佳控制，实现信息-控制-管理一体化。
第二节过程控制系统及其组成1.过程控制系统组成由测量元件、变送器、调节器、调节阀、被控过程等环节构成。
一个简单的过程控制系统＝被控过程＋过程检测控制仪表（测量元件、变送器、调节器和调节阀）2.过程控制系统实例1（发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统）过热蒸汽的温度是生产工艺的重要参数3.过程控制系统实例2（PH控制系统）第三节过程控制的特点及系统分类1. 过程控制系统特点系统由过程检测控制仪表组成被控过程的多样性生产规模不同、工艺要求各异、产品品种多样。
过程控制仪表与装置
【适合场合】：对象滞后大，负荷变化大但不频繁，控制要求
刘高玉场长合，如反应器温度控制或成份控制等。
PID控制规律特点及合用场合
P
PI
PD
PID
(1)速度快
特 (2)有静差 点
(1)存在滞后， (1)超前控制， ❖结合P、I
控制不及时 减小动态偏
、D旳优点
(2)无静差 差
刘玉长
七、模拟控制器
DDZ-Ⅲ型控制器。
刘玉长
刘玉长
八、数字控制器
(一)概述 数字控制器是在模拟控制仪表旳基础上采用
数字技术和微电子技术发展起来旳新型控制器。 其构造与微型计算机十分相同，只是在功能上以 过程控制为主。
数字控制器分为：(1)单回路或多回路控制器； (2)可编程序逻辑控制器(PLC)；(3)工业控制计算 机(IPC)；(4)集散控制系统(DCS)；(5)现场总线控 制系统(FCS)。 本节仅简朴简介单(或多)回路控制
控制器旳输出信号y与输入偏差信号e(=PV-SP)之间随时间变 化旳规律y=f(e)叫做控制器旳控制规律，也称之为控制器旳特征。
不同旳控制规律适应不同旳生产要求。要选用合适旳控制规 律，首先必须了解控制规律旳特点与合用条件，根据工艺指标旳
刘要玉求，长结合详细对象特征，才干做出正确旳选择。
一、双位控制
(三)速度式PID控制算式
v (n) = u(k) / TS
刘玉长
增量式PID控制算式特点
与位置式PID相比，增量式PID算法有下列优点： (1)位置式PID算法每次输出与整个过去状态有关，计算式中
要用到过去误差旳累加值∑ej，这么轻易产生较大旳累积 计算误差。而增量式PID只需计算增量，计算误差或精度 不足时对控制量旳计算影响较小； (2)控制从手动切换到自动时，位置式PID算法必须首先将计 算机旳输出值置为原始阀门开度u0，才干确保无冲击切换。 假如采用增量算法，则因为公式中不出现u0项，这易于实 现手动到自动旳无冲击切换。所以在实际控制中，增量 式PID算法要比位置式PID算法应用更为广泛。
第八章 化工过程控制方案解读
11
第一节 流体输送设备的自动控制
1.直接控制流量
对于低压的离心式鼓风机，一般可在其出口直 接用控制阀控制流量。由于管径较大，执行器可采 用蝶阀。其余情况下，为了防止出口压力过高，通 常在入口端控制流量。因为气体的可压缩性，所以 这种方案对于往复式压缩机也是适用的。
为了减少阻力损失，对大型压缩机，往往不用 控制吸入阀的方法，而用调整导向叶片角度的方法。
4
第一节 流体输送设备的自动控制
2.控制泵的转速
图8-3中曲线1、2、3表示 转速分别为 n1 、 n2 、 n3 时的流 量特性，且有n1＞n2＞n3。 该方案从能量消耗的角度 来衡量最为经济，机械效率较 高，但调速机构一般较复杂， 所以多用在蒸汽透平驱动离心 泵的场合，此时仅需控制蒸汽 量即可控制转速。
Q KFtm
整理后，得
G2c2 t2 t1 G2c2 T1 T2 KFtm
KFt m t2 t1 G2c2
移项后改写为
19
第二节 传热设备的自动控制
如果载热体本身压力 不稳定，可另设稳压系统， 或者采用以温度为主变量、 流量为副变量的串级控制 系统。
图8-13 换热器串级控制系统
图8-14 用载热体旁路控 制温度
21
第二节 传热设备的自动控制
3.控制被加热流体自身流量
只能用在工艺介 质的流量允许变化 的场合。
图8-15 用介质自身流量调温度
22
第二节 传热设备的自动控制
4. 控制被加热流体自身流量的旁路
当被加热流体的总流 量不允许控制，而且换热 器的传热面积有余量时 ， 可将一小部分被加热流体 由旁路直接流到出口处 ， 使冷热物料混合来控制温 度。
复杂过程控制系统
EXIT
第14页
过程控制及仪表
2．相对增益
在多变量过程控制系统中，虽然变量间相互关联，然而 总有一个操纵变量对某一被控变量旳影响是最基本旳， 对其他被控变量旳影响是次要旳，这就是操纵变量与被 控变量间旳搭配关系，也就是常说旳变量配对。
相对增益便是用来衡量一种选定旳操纵变量与其配正 确被控变量间相互影响旳尺度。
EXIT
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过程控制及仪表
该系统中被控变量有两个，分别是塔顶温度T1 和塔底 温度T2；操作变量也有两个，即加热蒸汽流量Q2和回流 Q3。
T1C为塔顶温度控制器，其输出P1控制回流控制阀， 控制塔顶旳回流量，实现对塔顶温度T1旳控制。
T2C为塔底温度控制器，其输出P2控制再沸器加热蒸 汽控制阀，控制加热蒸汽流量Q2，实现对塔底温度T2旳 控制。
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过程控制及仪表
2．教授系统旳特点
教授系统经过移植到计算机内旳相应知识，模拟人类教 授旳推理决策过程。这一人工智能处理措施与常规旳软 件程序相比，具有如下旳明显特征：
1）教授系统是一种知识信息处理系统。 2）教授系统具有高度灵活旳问题求解能力。
3）教授系统具有启发性和透明性。
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过程控制及仪表
根据其设计原理和构造旳不同，主要涉及： 增益调度自适应控制; 模型参照自适应控制系统; 自校正控制系统等。
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过程控制及仪表
1．增益调度自适应控制
这是一种最为简朴旳自适应控制系统，主要经过监测 过程旳运营条件来变化控制器旳参数，以此补偿系统 受环境等条件变化而造成对象参数变化旳影响，故称 为增益调度自适应控制。
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过程控制及仪表
过程控制系统教学大纲精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版教学大纲英文课程名称：Process Control课程编号：0201508总学时：48 （其中理论课学时：44 实验学时：4）总学分：3先修课程：微机原理与接口技术、自动控制理论Ⅰ、检测仪表及检测技术适用专业：自动化开课单位：电子信息与控制工程学院自动化教研室执笔人：张新荣审校人：刘星萍一、课程教学内容第一章绪论第一节过程控制系统的组成及其分类简单控制系统的组成；控制系统按照给定信号分类；按照控制结构分类。
第二节过程控制系统的特点第三节过程控制系统的质量指标第四节过程控制系统的发展概况自动化控制系统的几个发展时期的时间。
第二章被控过程的数学模型第一节概述建立被控过程数学模型的目的；被控过程数学模型的类型。
第二节解析法建立过程的数学模型单容水槽过程、双容水槽过程数学模型机理建模方法；液阻、液容的概念；阶跃响应曲线特点；有时延单容水槽过程、有时延双容水槽过程数学模型；多容过程数学模型。
第三节响应曲线辨识过程的数学模型由对象阶跃响应曲线用作图法及两点法确定对象的传递函数。
第三章变送单元第一节概述变送的基本概念。
各种差压变送器结构、原理、特点。
第三节温度变送器温度变送器组成、工作原理及线性化原理。
第七节微型化、数字化和智能化变送器变送器的发展趋势；各种微型化、数字化和智能化变送器的结构、原理。
第四章调节单元概述调节器基本概念；PID控制规律；各控制规律的特点；参数改变对控制质量的影响。
第一节 DDZ—Ⅲ型调节器DDZ-Ⅲ型调节器输入部分；PI部分；PD部分；硬手动；软手动电路；输出部分工作原理。
第二节改进型调节器抗积分饱和调节器；微分先行PID调节器；比例微分先行PID调节器。
第三节数字式调节器数字式调节器组成、特点、应用。
第五章执行单元第一节概述执行器的作用；执行器的分类。
第二节电动执行机构电动执行机构结构、工作原理。
第三节气动执行机构气动执行机构结构、工作原理、作用形式。
第四节气动薄膜调节阀调节阀的工作原理；调节阀的分类；调节阀的选择。
第8章YANG复杂过程控制系统
为了方便研究将被 控制对象的特性分 为静态和动态两部 分，以下解耦方法 主要研究系统的静 态特性！
耦合程度的度量方法
1)第一放大系数——开环增益
u1
K11 g11
K 21 g 21 K12 g12
y1 k11 u1
u2 const
K 22 g 22
各个系统处于开环状态，此时给u1加入扰动则y1和y2都发生 变化，则相应的变化增益为 yi Kij |uk const ,k 1,2 n,k j u j
则 GD (s) G0 (s)diagg Pii (s)
1
即
GD (s) G0 (s)diagg Pii (s)
1
1 adjG0 ( s)diagg Pii ( s) G0 ( s)
0 g022 (s) g012 (s) g P11 (s) 0 g ( s) g ( s) g ( s ) 011 P 22 021 g011 (s) g022 (s) g012 (s) g021 (s)
T2C输出 T1C输出 T2
Qs
T1 T 进料F 精 馏 塔
T1 C
回流罐
回流QL
塔顶产品QD
T2 C
T2 T
回流量QL T1
蒸汽QS
u2
再沸器
塔底产品QW
精馏塔温度控制系统
实例3：流量与 压力耦合控制
干扰使压力升高→通过调 节→开大阀1的开度，增加 旁路回流量，减小排出量， 迫使压力回到给定值上； 同时，压力的升高→调节 阀2前后的压差增大，导致 流量增大。 此时，通过流量控制回 路，关小调节阀2的阀门开 度，迫使阀后流量回到给定 值上。由于阀后流量的减小 又将引起阀前压力的增加。 结果导致系统无法工作。
第八章 生产过程控制(生产计划与控制)
计划
实际 差异
三、准时制控制法 1、准时制控制的基本原理 2、看板 看板是实现准时制控制法的一个重 要手段。具体而言，看板是一种卡片。
3、看板管理 就是用看板进行生产现场管 理和作业控制的方法。
采用单看板的条件： （1）任何两个相连接的工序之间距离较短； （2）看板周转很快； （3）在制品较少； （4）缓冲区空间小，在制品周转快； （5）生产速率与物料传送速度之间同步。
第五节 生产作业核算
一、生产作业核算的基本概念
生产作业核算是在实现生产作业计划过 程中，对生产过程各阶段，各个环节的 原材料投入，在制品流转和产品出产以 及设备运转，维修时间核算的基本内容 2、生产作业核算的基本程序 2、生产作业核算方式 在大量大批生产工段（班组）中 在成批轮番生产工段（班组）中 在单件生产工段（班组）中
2、生产调度工作的原则 计划性 统一性 全面性 预见性 及时性
3、生产调度机构的设置
生产调度机构的设置要贯彻集中领导，统 一调度，分级管理，归口负责的原则，做 到机构设置合理，分工明确，职责清楚， 管理有效。
（1）厂部设总调度室
在生产副厂长或生产科长的领导下，作为 全厂调度网的中心，统一指挥全厂日常生 产活动的调度工作。 厂部总调度室配备调度人员根据具体情况 可采取以下三种分工形式。即：按“条” 分工、按“块”分工和条块结合分工。
采用双看板的条件： （1）两个工序为中等距离； （2）看板周转快； （3）在缓冲区需要一些在制品； （4）生产速率与物料传送速度之间同步。
第四节 在制品控制
化工仪表及自动化第8章-第一节-串级控制系统精选全文
第八章 复杂控制系统
内容提要
串级控制系统
概述 串级控制系统的工作过程 串级控制系统的特点 串级控制系统中副回路的确定 主、副控制器控制规律及正、反作用的选择 控制器参数的工程整定
均匀控制系统
均匀控制的目的 均匀控制方案
1
内容提要
比值控制系统
概述 比值控制系统的类型
27
第一节 串级控制系统
3. 在可能的情况下，应使副环包围更多的次要干扰
如果在生产过程中，除了主要干扰外，还有较多的 次要干扰，或者系统的干扰较多且难于分出主要干扰 与次要干扰，在这种情况下，选择副变量应考虑使副 环尽量多包围一些干扰，这样可以充分发挥副环的快 速抗干扰能力，以提高串级控制系统的控制质量。
21
第一节 串级控制系统
四、串级控制系统中副回路的确定 副回路的确定 根据生产工艺的具体情况，选择一
个合适的副变量，从而构成一个以 副变量为被控变量的副回路。
确定的原则
1.主、副变量间应有一定的内在联系
22
第一节 串级控制系统 选择副变量的两类情况
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。
18
第一节 串级控制系统
小结
在串级控制系统中，由于引入一个闭合的副回路， 不仅能迅速克服作用于副回路的干扰，而且对作 用于主对象上的干扰也能加速克服过程。副回路 具有先调、粗调、快调的特点；主回路具有后调、 细调、慢调的特点，并对于副回路没有完全克服 掉的干扰影响能彻底加以克服。因此，在串级控 制系统中，由于主、副回路相互配合、相互补充， 充分发挥了控制作用，大大提高了控制质量。
19
第八章 控制 《管理学基础》PPT课件
五、预先控制
预先控制是为了防止组织资源的损耗，而采取的一种预防性保证措 施。预先控制有三个假使前提：一是合格的管理者所犯的错误比较少； 二是管理工作是可以度量的；三是管理原理的应用是能够被考核的。
预先控制是指通过提高管理人员的素质来达到组织控制的目的。在 企业中它有如下几个优点：
首先，预先控制明确指定个人的职责，对每个管理者的绩效进行管 理、改进和提高，从而提高企业整体的绩效，企业的生产力和价值随之 提高，企业的竞争优势也就由此获得；
一、按控制目的和对象划分 控制职能可以按控制目的和对象划分两种类型：纠正执行偏差、调整控
制标准。 （一）纠正执行偏差。纠正执行偏差是使执行结果符合控制标准的要求，
为此需要将管理循环中的实施环节作为控制对象，这种控制的目的就是要 缩小实际情况与控制目标的偏差，即负馈控制。这种纠正行动既可以是管 理方式的改变，也可以是组织机构的调整以及人事方面的变动。
13
第三节 控制过程
一、控制过程
管理中的控制是指根据计划的要求，制定工作标准，衡量工作绩效并 将它与工作标准进行比较的，对出现的偏差采取必要的纠正措施以实现组 织目标的过程。
控制的对象一般都是针对人员、财务、作业、信息及组织的总体绩效， 无论哪种控制对象其所采用的控制技术和控制系统实质上都是相同的。控 制工作的程序基本是一致的，大致可以分为3个步骤：
1）反馈控制的优点。它有助于总结经验教训，了解工作失误的原因， 为进一步实施创造条件，形成良性循环，提高工作效率。反馈控制可以 为奖惩提供依据。
2）反馈控制的缺点。反馈控制有一个致命的弱点即滞后性，很容易 贻误时机，增加控制的难度，而且损失往往已经发生了。因此，反馈控 制要求反馈的速度必须大于控制对象的变化速度，否则，系统将产生震 荡，处于不稳定状态
《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。
《过程控制与自动化仪表（第2版）》课后答案1（精）
第一章绪论2.（1）解：图为液位控制系统，由储水箱（被控过程）、液位检测器（测量变送器）、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过液位控制器来控制调节阀，从而调节系统框图如下：q1（流量）来实现液位控制的作用。
控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差e t、控制量u t；执行器输入输出分别为：控制量u t、操作变量q1 t；被控对象的输入输出为：操作变量q1 t、扰动量q2 t，被控量 h；所用仪表为：控制器（例如 PID 控制器）、调节阀、液位测量变送器。
2.（4）解：控制系统框图：蒸汽流量变化被控参数：汽包水位控制参数：上水流量干扰参数：蒸汽流量变化第二章过程参数的检测与变送1.（1）答：在过程控制中，过程控制仪表：调节器、电/气转换器、执行器、安全栅等。
调节器选电动的因为电源的问题容易解决，作用距离长，一般情况下不受限制；调节精度高，还可以实现微机化。
执行器多数是气动的，因为执行器直接与控制介质接触，常常在高温、高压、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、易爆等恶劣条件下工作，选气动的执行器就没有电压电流信号，不会产生火花，这样可以保证安全生产和避免严重事故的发生。
气动仪表的输入输出模拟信号统一使用 0.02~0.1MPa 的模拟气压信号。
电动仪表的输入输出模拟信号有直流电流、直流电压、交流电流和交流电压四种。
各国都以直流电流和直流电压作为统一标准信号。
过程控制系统的模拟直流电流信号为 4~20mA DC，负载250 ；模拟直流电压信号为 1~5V DC。
1.（2）解：由式 1KC100%可得: K C 1 1 4 dt 3mA 20 比例积分作用下 u可由下式计算得出： u Kc e t T I u u u(0) 3mA 6mA 9mA 经过 4min 后调节器的输出 9mA.2.（5）解：调节器选气开型。
当出现故障导致控制信号中断时，执行器处于关闭状态，停止加热，使设备不致因温度过高而发生事故或危险。
化工自动化及仪表第八章复杂控制系统 第六节前馈控制系统
FT 被加热原料
FC
FC
FT
TC
+
TT
冷原油
燃料
T
TC
执行器
对象 c(t)
T
-
出口温度
TT
燃料油
8-25 加热炉前馈-反馈控制系统及方块图
(4) 前馈控制系统的应用
•前馈控制作用的选择
通过分析过程控制通道和扰动通道的反应快慢（的大 小）来合理选用。
①当T0 <<Tf 时，由于控制通道很灵敏，克服扰动能 力强，所以一般只要单纯用反馈控制就可达到满意的 控制质量，不必采用前馈控制。
燃料油
TT
TC
被加热原料
(b)
前
馈
控
T
制
出口温度
8-22 两
种
加
热
炉 反馈：偏
温 度
差会较大
控
制
系
统 前馈：偏
差较小
燃料油
R(t) TC
-
冷原油
燃料
执行器
对象 c(t)
TT
(a)反馈控制
反馈控制特点：
(1)是闭环控制系统 (2)控制滞后 (3)可克服所有扰动
ΔF
Δp FC
F
FT 冷原油
燃料
执行器
对象
第八章 复杂控制系统
必要性：
简单控制系统解决了大量的参数定值控制问题，也是 最基本、使用最广泛的一种形式。但是，随着生产过 程的大型化和复杂化，对操作条件的要求更加严格， 变量之间的关系更加复杂。另外，现代化生产对产品 质量提出了更高要求，生产过程中还有某些特殊要求， 如物料配比、前后生产工序的协调等问题，这些问题 用简单控制系统是不能解决的。需要引入更为复杂的 控制系统。