《过程控制系统》(方康玲版)复习讲义
过程控制系统复习资料
闭环控制系统和开环控制系统有什么不同？答：开环控制系统中控制装置与被控对象之间只有顺向作用，而无反向联系；开环控制系统较为简单不能保证消除误差，抗干扰能力差，控制精度不高。
闭环控制系统的输出信号通过反馈环节返回到输入端；根据偏差控制被测量可以偏差减小或消除，闭环系统较为复杂，闭环控制系统使系统的稳定性变差。
自动控制系统主要哪几部分组成？各组成部分在系统中的作用是什么？答：一般自动控系统包括被控对象，检测变送单元，控制器、执行器1、被控对象：是植被控制的工业设备或装置。
2、检测变送单元：测量被控变量，并按一定规律将其转化为标准信号，输出作为测量值，即把被控变量转化为测量值。
3、控制器：被控变量的测量值与设定值进行比较得出的偏差信号，并控制某种预定的控制变量进行运算，给出控制信号。
4、执行器：接收控制器送来的控制信号直接改变操纵变量按设定值的不同自动控制系统可以分为哪几类？答：按设定值的不同，将自动控制系统分为三大类1、定值控制系统2、随动控制系统3、程序控制系统对系统运行的基本要求是什么？过程控制系统的单项性能指标有哪些？他们分别表示了对系统哪一方面的性能要求？答：基本要求包括静态和动态两个方面，一般可以归纳为稳准快，过渡过程的单项性能指标1、衰减比n放映了系统的稳定性2、超调量与最大动态偏差Emax，衡量过渡过程动态准确性3、回复时间Ts衡量控制系统快速性4、余差描述静态准确性的指标一阶自衡非振荡过程的特性参数有哪些（过程特性的一般分析）？各有何物理意义？答：一阶自衡非振荡过程的特性参数有K、T、To K：放大系数T：时间常数To:纯滞后时间什么是控制器的控制规律，常规控制的基本控制规律有哪些？他们各有什么特点？答：控制器的控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律常规控制器的基本控制规律有比例控制P积分控制I和微分控制D各种控制规律的特点：1、比例控制规律，控制速度很快，输出输入成正比，不具备消除偏差的性质是有差调节。
《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。
过程控制工程复习资料
第一章过程控制系统的概况1.2过程控制系统的基本概念a：自动控制是指在没有直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称为过程控制仪表或装置）使被控对象的工作状态或参数（压力，物位，流量，温度，ph值等）自动的按照预定的规律运行。
b：过程控制概念：采用模拟或数字控制方法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。
1.开环控制与反馈控制的比较开环优点:结构简单，成本低廉，工作稳定，当输入信号和扰动能预先知道时，控制效果较好。
缺点：不能自动修正被控制量的偏离，系统的元件参数变化以及外来的未知扰动对控制精度影响较大。
闭环优点：具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修正元件参数变化以及外界扰动引起的误差，控制精度高。
缺点：被控量可能出现振荡，甚至发散。
1.3过程控制系统的类别a：定值控制系统b：随动控制系统c：程序控制系统1.4过程控制系统的特点(1)被控对象的多样性(2)对象存在滞后（3）控制系统比较复杂（4）系统有众多过程检测仪表，控制仪表（5）控制方案丰富第二章单回路控制系统设计1.单回路控制系统定义：指由一个被控对象、一个测量变送器、一个调节器和一个执行器组成的单闭环负反馈控制系统。
2、单回路控制系统的设计前提：充分了解具体的生产工艺、生产过程和控制要求。
⏹正确选择被控变量；⏹正确选择控制变量；⏹正确选择测量变送装置；⏹正确选择调节阀的开闭型式及其流量特性；⏹正确选择控制器的类型及其正反作用，控制规律；3.被控变量的选择的一般原则-y(t)a．对控制目标具有决定性作用的工艺变量作为被控参数；b．要有足够大的灵敏度；c．能满足工艺要求；d．仪表能够实现4.被控变量的选择方法1、直接指标：对于以温度、压力、流量、液位为控制指标的生产过程，就选择温度、压力、流量、液位为被控变量。
2、间接指标：若存在仪表无法测量产品成分或物性参数（密度、粘度等）作为被控变量时，可选择一种间接的指标作为被控变量。
过程控制系统复习大纲
过程控制系统复习大纲第一章1、过程控制系统的分类及性能指标（P4）（1）、分类：按系统结构特点分：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈复合控制系统按给定值信号特点分：定值控制系统、随动控制系统（2）、性能评价指标：1）、系统必须是未定的。
2）、系统应能提供尽可能好的稳态调节（静态指标）。
3）、系统应能提供尽可能好的过渡过程（动态指标）。
2、阶跃响应性能指标（P7）（1）、稳态误差ery()B（2）、衰减比n1B2y(t)y()（3）、超调量（%）=p100%y()（4）、过渡过程时间t3、重要习题（P14）（1）、过程控制系统由哪些环节组成的，各有什么作用？过程控制系统有哪些分类方法？答：过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送环节等环节组成。
控制器的作用是接受测量变送装置送来的信号，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。
被控过程是指需要控制的生产设备或装置。
测量变送的作用测量被控过程的数值并将其转换为一种特定的输出信号。
（2）、1.4、1.8第二章1、DDZ-III型仪表：集成电路。
信号标准：4~20mA，20~100kPa（P10）2、绝对误差、相对误差、引用误差、仪表精度等级（P17）（1）、绝对误差：仪表输出信号所代表的被测值与被测参数真值之差。
显然，绝对误差只能是被测值与约定真值或相对真值之差。
（2）、相对误差：绝对误差与约定真值的百分比定义为仪表的相对误差。
（3）、引用误差：绝对误差与仪表量程的百分比称为仪表的引用误差。
（4）、精度等级：又称准确度级，是按国家统一规定的允许误差大小划分成的等级。
我国生产的仪表，其精度等级有：0.001、0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。
级数越小，精度就越高。
注：例2.13、工业测温（P23-26）（1）、热电偶：测温原理、补偿导线的作用，什么是热电偶的冷端温度补偿？如何补偿？吕全军整理测温原理：热点效应补偿导线的作用：将热电偶的冷端延伸出来。
过程控制原理复习提纲
调节器进行状态转换后，输出值不发生跳动，即状态转换无冲 击。
-15 什么是调节器的正作用、反作用？在电路中是如何实现的？ 正作用： 偏差=测量值-给定值 反作用 偏差=给定值-测量值，
2）运放输入端的切换开关实现的。
3-18 给出实用的PID数字表达式，数字仪表中常有哪些改进型PID算 法？ PID运算算式：
调节阀的工作流量特性 在实际的工艺装置上，调节阀由于和其他阀门、设备、管
道等串联使用，阀门两端的压差随流量变化而变化，这时的流量特性称 为~。
4-8 什么叫气动调节阀的气开式与气关式？其选择原则是什么？
气开式：无压力信号时阀全闭，随压力信号增大，阀门逐渐开大的气 动调节阀。
气关式：无压力信号时阀全开，随压力信号增大，阀门逐渐关 小的气动调节阀。
六、系统阶跃响应的单项性能指标：
（1） 衰减比n、衰减率
（2）最大动态偏差A和超调量
（3）残余偏差C（4）调节时间Ts和振荡频率w
系统阶跃响应的综合性能指标：
（1） 偏差积分IE (2)绝对偏差积分IAE （3）
平方偏差积分ISE （4）时间与绝对偏差乘
积积分ITAE
第一章课后题； 1-1 过程控制哪些特点？ 见第1页二题。
比例度P的物理意义：使控制器的输出变化满量程时（就是控制阀从全 关到全开或相反），相应的输入测量值变化占仪表输入量程的百分比。 P=1/Kp ,P越小，Kp越大，控制能力越强。 比例控制的优点;控制及时、反应灵敏、偏差越大、控制力度越大、但 控制结果存在余差。
DDZ-Ⅲ型仪表的特点 （1） 现场传输信号为DC 4~20mA,控制室联络信号为DC 1~5 V， 信号电流与电压的转换电阻为250欧。信号优点是电气零 点不是从零开始，而是从4mA开始，容易识别断电、断线 等故障。同样，因为最小电流不为零，为现场变送器实现 两线制创造了条件。现场变送器与控制室仪表仅用两根线 联系，DC 4~20mA既反映了信号又为现场总线提供了能 源，避免强电进入现场，有利于安全防爆。 （2） 广泛采用集成电路，仪表的电路简化、精度高、可靠性提 高、维修工作量较小。
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。
过程控制系统第一章
h q 2 .......... .......... .(2 7) R2
其中，R2为阀门2的阻力，称为液阻或流阻。
3、建立数学模型 由式(2-6)和式(2-7)，有
q 1 h dh A R2 dt
H( s ) Q(s ) As H(s )........( ) R2
3、程序控制系统
其给定值按预定的时间程序来变化。如机械工业
中的退火炉的温度控制系统，其给定值是按升温、
保温、 等。 逐次降温等程序变化的。家用电器中应用定 值控制系统的也很多，如电脑控制的洗衣机、电饭煲
控制系统的性能指标
1、衰减比
B1 见图 B2 一般认为， :1=4:1时稳定性好，但温度等慢变化 过程约取10:1为好，应根据实际情况灵活处理。
(二)、具有纯滞后单容过程的数学模型
1、纯滞后的概念 纯滞后是普遍存在的，如下页图所示。
2、数学模型
dh T0 h K 0 q 1 ( t 0 ) dt (2 9) K 0 0s H (s ) W0 (s) e Q 1 (s) T0 s 1
微型计算机控制生产过程，按不同的控制目的， 可分为两类：一是数据检测处理，二是形成微机控 制系统。
微机控制在提高产品质量、保证安全运行、减 少原料和能量消耗、控制和减少环境污染、提高企 业的管理水平方面正在并将发挥越来越重要的作用。
过程控制系统的组成
一、系统组成
以液体储槽的水位控制为例进行说明。 1、控制原理(如下图) 液位变送器 液位控制器 执行器
图2-8
而在无自衡过程(图2-8)下，因q2=0，故
d h C q 1 dt
2、传递函数
过程控制复习提纲
一．过程控制系统基本问题（5-10）过程控制系统定义：生产过程中自动控制系统的被控变量是温度、压力、流量、液位、成份这样一些变量的系统。
过控系统特点：连续生产过程的自动控制；过程控制系统由过程检测、检测仪表组成；被控过程是多种多样的、非电量的；控制过程的控制多数慢过程，而且多半为参量控制；控制过程方案十分丰富；定值控制是过程控制一种常用形式。
被控过程特点：非线性，时变，时滞，不确定过程控制系统的组成：控制器,执行器,对象,变送器被控变量；控制变量；干扰变量；设定值的变化；干扰量的变化过程控制系统的分类：按被控变量分类：温度、压力、流量、液位等控制系统。
按控制器采用的控制规律分类：比例、比利积分、比利积分微分等控制系统。
按被控变量的给定值是否变化分类：定值、随动、程序控制系统。
性能指标：自动控制系统调节品质的优劣，表示了控制系统克服外来干扰能力的大小。
一个控制系统的调节品质，可用控制系统在受到单位阶跃输入作用后，被控量在控制过程中的变化曲线来分析。
常把对阶跃干扰的反应作为判别系统抗干扰能力好坏的标准。
二．对象（10-15）控制对象基本类型：自恒单容；非自恒单容；自恒多容；非自恒多容单容：只有一个存储物质或能量的容积。
（可用一节微分方程描述）自恒：对象受到干扰作用后，平衡状态被破坏，无需外加任何控制作用，依靠对象本身自动平衡的倾向，逐渐的达到新的平衡状态的性质。
多容过程：被控过程往往是由多个容积和阻力构成的。
多容对象：有两个或更多存储物质或能量的容积。
（有几个容积就用几阶微分方程描述）用传递函数描述：过程对象特点：时间常数大，有纯滞后，非线性，多变量耦合机理建模：（长管道，纯迟延）多容：实验建模：三．单回路控制系统（30-40）会按照工艺要求设计：（1）如何选取被控变量：1、被控变量应能代表一定的工艺操作指标，或能反映工艺操作状态，一般都是工艺过程中比较重要的变量。
2、被控变量在工艺操作中要经常遇到一些干扰影响而变化。
《过程控制系统》(方康玲版)复习讲义
第四章 PID调节原理
3、炉出口温度调节，当适当引入微分作用 后，有人说比例度可以比无微分时小些， 积分时间也可短些，对吗？为什么？
答案：这样说是对的。因为微分作用是超 前的调节作用，其实质是阻止被调参数 的变化，提高系统的稳定性，适当的减 小比例度和积分时间有利于提高系统的 质量。
第五章 串级控制系统
4
第四章 PID调节原理
1.比例度的定义。P71（会计算） 2.PID参数对调节过程的影响。 3.调节器的正、反作用是如何规定的？ 如何确定控制系统中调节器的正、反 作用？ 4.调节器参数的工程整定方法有哪些？ 了解其整定过程。 5.作业：4.1、4.4、4.7、4.9
5
第四章 PID调节原理
1、有一台PI调节器，δ=100%，Ti=1分，若将P改为200%时，： 1、调节系统稳定程度提高还是降低？为什么？ 2、动差增大还是减小？为什么？ 3、静差能不能消除？为什么？ 4、调节时间加长还是缩短？为什么？
第六章 特殊控制系统
6.7 甲的正常流量为240Kg/h，仪表量程为0-360Kg/h； 乙的常用流量为120Nm3/h，仪表量程为0240Nm3/h，设计控乙的单闭环比值控制系统，画出 流程图并计算引入开方运算与不引入开方运算所分别设 置的比值系数。15分。
解：单比值控制流程图： 引入开方器：
K'F2F 1m ax1203600.75 F 1 F2m ax 240 240
无开方器：
K'(F2)2(F1max)20.5625
F1
F2max
第七章 补偿控制
1. 掌握前馈控制系统的基本结构。 2. 静态前馈、动态前馈控制器的的数学模型。
3. 前馈－反馈控制在哪些优点？P170（或者： 工业控 制中为什么不用纯前馈，而选用前馈加反馈。 ）
过程控制系统考试知识点复习和总结----终极版（DOC）
过程控制系统考试知识点复习和总结----终极版（DOC）第一篇：过程控制系统考试知识点复习和总结----终极版(DOC) 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。
过程控制考试复习资料(1)知识讲解
过程控制工程复习资料一、填空题1．过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程或被控对象、测量变送器等环节组成。
2、调节阀按能源不同分为三类：气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀。
3、自动控制系统按工作原理可分为三类：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈控制系统。
按给定值特点分类可分为三类：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
4、过程控制系统方案设计的基本要求是：安全、稳定、经济。
5、过程数学模型的求取方法有三种，分别是：机理法建模、系统辨别法建模、混合法（机理分析+系统辨别）建模。
6、理想流量特性有四类，分别是直线、对数、抛物线、快开。
7、定比值控制系统包括：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统和双闭环比值控制系统。
8、控制器参数整定法有：经验法、临界比例度法、衰减振荡法、响应曲线法。
9、根据实践经验的总结发现，除少数无自平衡的对象以外，大多数对象均可用一阶、二阶、一阶加纯滞后、二阶加纯滞后这四种典型的动态特性来加以近似描述。
为进一步简化，也可以将所有的对象的动态特性都简化为一阶加纯滞后的形式，用传递函数可以表示为：（）。
其中K表示对象的静态放大系数，T表示对象的时间常数，表示纯滞后时间。
10、调节器的比例度δ越大，则放大倍数Kc越小，比例调节作用就越弱，过渡过程曲线就越平稳，但余差也越大。
积分时间T i越小，则积分速度越大，积分特性曲线的斜率越大，积分作用越强，消除余差越快，微分时间T d越大，微分作用越强。
11、定值控制系统是按测量与给定偏差大小进行调节的，而前馈调节是按扰动量大小进行调节的；前者是闭环调节，后者是开环调节。
采用前馈-反馈调节的优点是利用前馈调节的及时性和反馈调节的静态准确性。
12、防止几分饱和有哪三种方法：限幅法、外反馈法、积分切除法。
13、测量变送器的要求：准确、快速、可靠。
14、在串级控制系统中，调节器参数的整定方法有：逐次逼近法、两步整定法、一步整定法。
二、选择题1、下列控制系统中，哪些是开环控制(C)，哪些是闭环控制（ABD）A、定值控制B、随动控制C、前馈控制D、程序控制2、对某PI控制系统，为了防止积分饱和，采取下列措施，问哪一条是不起作用的（D）C、采用高低阻幅器 B、采用调节器外部积分反馈法C、采用PI-P调节器D、采用PI-D调节器3、如果甲乙两个广义调节对象的动态特性完全相同（如均为二阶对象），甲采用PI作用调节器，乙采用P作用调节器。
过程控制系统总复习ppt课件
• 纯延迟产生的原因
• 自平衡和非自平衡的定义：无自平衡能力的单容对象的响 应曲线是一个积分环节。
• 测试法建模：时域法。 • 选择模型结构：一阶惯性加纯延迟/二阶惯性加纯延迟；
并掌握作图法确定一阶惯性加纯延迟结构的数学模型。除 作图法外，还有两点法求数学模型的参数。
第七章 补偿控制
• 内容及范围
• 补偿控制系统的分类：4种，基本结构。
• 前馈控制：前馈控制与反馈控制的比较（区别、有缺点）； 根据不变性原理，实现完全补偿的前馈控制器传递函数的 求导。4种前馈控制系统结构，以及前馈控制七的传递函 数如何求得。
• Smith预估器：掌握Smith预估器的结构，能根据被控过程 传递函数，构造Smtih预估器。各种改进型Smith预估器实 现完全抗干扰的传递函数求解。
第四章 PID调节原理
• 内容及范围： 1. P、I、D的调节原理，各自特点；P（有差）；I（无差
但会积分饱和，能抗积分饱和电路的工作过程）； 2. PID控制器的正反作用（PPT），结合第三章内容一起复
习 3. PID控制规律选择的原则 4. PID工程调整的方法：
第五章 串级控制
• 内容及范围 • 串级控制组成、特点（两个控制器，一个执行器）以及基
• 大林算法：设计思想；振铃现象的判断。
史密斯补偿 原理分析
• Y(s)与U(s)之间的传递函数 Gp (s)e s
• 采用Smith预估器，反馈信号Y’(s)与U(s)的传函
Gp (s)es Gp '(s) Gp (s)
• 所以Gp’(s)传函为： Gp’(s)= Gp(s)（1-e-ts)
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。
过程控制复习大纲
<过程控制>总复习0．绪论过程控制系统通常由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成。
被控过程多属于慢过程,具有一定时间常数和时滞,控制并不需要在极短时间内完成获取过程对象特性模型的方法通常有：（白色系统、黑色系统、灰色系统的概念）1.机理建模方法：根据过程机理，由物理和化学等规律列写模型方程；2.系统建模方法：由过程输入输出数据确定模型结构和参数，3.混合建模方法：将过程机理和输入输出数据结合建模的方法，过程控制方案通常有：单回路、串级、前馈-反馈、比值、均匀、分程、选择性、时滞、数字和计算机过程控制系统等。
单元组合式仪表有气动组合仪表和电动单元组合仪表（QDZ和DDZ仪表）两类。
气动组合仪表采用140kPa压缩空气为能源，以20～100kPa (0.02MPa~0.1MPa,即0.2~1.0kg/cm2)为标准，统一信号输出电动单元组合仪表（DDZ）采用0-10mA (DDZ II型)或4-20mA (DDZ III型)标准统一信号过程控制系统按设定值形式分类有：定值控制系统，随动控制系统和程序控制系统；按系统的结构特点来分类，有：反馈控制系统，前馈控制系统和复合控制系统（前馈-反馈控制系统）。
串级控制属于反馈控制系统。
偏差值是反馈控制的依据，扰动是前馈控制的依据。
典型的复合控制系统结构方框图如图1所示。
图1 复合控制系统结构1．简单控制系统4.简单控制系统：指SISO, Linear systemsZ是控制系统的基本形式Z也称单回路系统,即指一个被调量、一个调节量、一个调节器和调节阀组成的系统,只有一个调节回路,这类系统在过程控制中占大部分(约80%以上)Z复杂控制系统在简单系统的基础上发展起来的简单控制系统特点Z结构简单，容易掌握，具有广泛的适应性，经济实用,可靠性高过程控制系统的组成及术语过程控制系统的性能指标决定过程控制系统品质的环节有：控制系统结构，被控过程特性和过程检测、控制仪表 过程控制系统的评价指标可概括为：Z系统必须是稳定的；（平稳）要求：闭环极点位于s左半平面评价指标：衰减比、衰减率Z系统应能提供尽可能好的稳态调节；（准确）要求：被调量与给定值之间的偏差小评价指标：超调量、最大动态偏差、静差(余差、残差、稳态偏差) Z系统应能提供尽可能快的过渡过程。
过程控制系统 复习总结!讲解
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。
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；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。
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8、安全栅的作用、种类。
过程控制复习资料讲解学习
过程控制复习资料讲解学习过程控制复习资料过程控制系统课后习题解答（不完全版注：红色为未作答题目）1.1过程控制系统中有哪些类型的被控量？答：被控量在工业生产过程中体现的物流性质和操作条件的信息。
如：温度、压力、流量、物位、液位、物性、成分。
1.2过程控制系统有哪些基本单元组成？与运动控制系统有无区别？答：被控过程或对象、用于生产过程参数检测的检测仪表和变送仪表、控制器、执行机构、报警保护盒连锁等其他部件构成。
过程控制系统中的被控对象是多样的，而运动控制系统是某个对象的具体控制。
1.3简述计算机过程控制系统的特点与发展。
答：特点：被控过程的多样性，控制方案的多样性，慢过程，参数控制以及定值控制是过程控制系统的主要特点。
发展：二十世纪六十年代中期，直接数字控制系统（DDC ），计算机监控系统（SCC ）；二十世纪七十年代中期，标准信号为4~20mA 的DDZ Ⅲ型仪表、DCS 、PLC ；八十年代以来，DCS 成为流行的过程控制系统。
1.4衰减比η和衰减率Ψ可以表征过程控制系统的什么性能？答：二者是衡量震荡过程控制系统的过程衰减程度的指标。
1.5最大动态偏差与超调量有何异同之处？答：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，一般表现在过渡过程开始的第一个波峰，最大动态偏差站被控量稳态值的百分比称为超调量，二者均可作为过程控制系统动态准确性的衡量指标。
2.2通常描述对象动态特性的方法有哪些？答：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方法。
2.4单容对象的放大系数K 和时间常数T 各与哪些因素有关，试从物理概念上加以说明，并解释K ，T 的大小对动态特性的影响？答：T 反应对象响应速度的快慢，T 越大，对象响应速度越慢，动态特性越差。
K 是系统的稳态指标，K 越大，系统的灵敏度越高，动态特性越好。
2.5对象的纯滞后时间产生的原因是什么？答：由于扰动发生的地点与测定被控参数位置有一段距离，产生纯滞后时间。
过程控制原理经典部分复习PPT教案
—《过程控制原理》复习(第3章) 第3章 控制系统的时域分析法 3.2 典型输入信号 3.3 控制系统的瞬态响应 3.4 劳斯稳定判据 3.5 控制系统的稳态误差 3.6 控制系统瞬态响应性能指标 3.7 常规调节规律及其对控制系统性能的影响
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—《过程控制原理》复习(第3章)
转折频率(Corner frequency):由于零点或极点的影响,幅频响应 渐近线的斜率发生变化时的对应频率。
最小相位(Minimum phase): 传递函数的所有零极点都在s左半平 面。
非最小相位( Non-minimum phase): 传递函数有零极点在S右半 平面。
极坐标图(Polar plot ) : G(jω)的实部与虚部的关系图。 频率特性函数( Transfer function in the frequency domain ): 当输入 为正弦信号时, 输出与输入的Fourier变换之比, 常记为G(jω)。
③滞后环节的存在使系统的特征方程成为超越方程， 相应的根轨迹有无限多条，绘制常规根轨迹所依据的 幅值条件和相角条件应作一定的修改。
④用根轨迹法可确定闭环系统的零、极点在S平面上 的位置。如系统存在一对主导极点，则可根据主导极 点近似估算出系统暂态响应。
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—《过程控制原理》复习(第4章小结)
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—《过程控制原理》复习(第4章)
系统开环传递函数表达式为：
G(s)H (s)
K(s s (s
z1)(s p1)(s
z2)(s zm) p2 )(s pn )
图4-8 根轨迹的渐近线
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—《过程控制原理》复习(第4章小结)
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第四章 PID调节原理
1.比例度的定义。P71（会计算） 2.PID参数对调节过程的影响。 3.调节器的正、反作用是如何规定的？ 如何确定控制系统中调节器的正、反 作用？ 4.调节器参数的工程整定方法有哪些？ 了解其整定过程。 5.作业：4.1、4.4、4.7、4.9
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第四章 PID调节原理
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第二章 过程控制系统建模方法
作业：P37 2.10 2.13 2.14 （分别用作图法和两点法）
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第三章 过程控制系统的设计
1. 掌握过程控制系统设计的步骤;
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4. 5. 6. 7.
掌握被控量、控制量的选择原则; 根据工艺条件，能够设计简单控制系统（选择控制量、 被控量、执行机构的气开、气关特性、调节器的正反 作用、画控制原理图、方框图）; 调节阀流量系数P50、流量特性P53、可调比p51的定义 根据调节阀的理想流量特性，可以分为哪几种？P53 调节阀气开、气关是如何规定的？选择原则是什么？ 第三章做过的作业。
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综合
1. 如图示加热炉，采用控制燃料气流量来保证加热炉出 口温度恒定。20分。 1.若进料量是主要扰动且不可控制时，设计合理的控 制方案，并作简要说明。 2.当燃料气阀前压力是是主要扰动且不可控时，设计 合理的控制方案，并作简要说明。
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答：当总进料量是主要扰动时，控制方案如图所示。该方 案为前馈－反馈控制系统方案。如果负荷是主要扰动， 我们将总进料量测出，将流量信号送到前馈补偿装置， 其输出与温度控制器的输出相迭加，作为总的控制作用。 这时，当进料量发生变化后，不需要等到出现偏差，燃 料量就会及时作相应的调整，结果使控制过程中的温度 偏差大为减小。 当燃料压力是主扰动时，控制方案如图年示。该方 案为被加热物料出口温度对燃料气流量的串级控制系统 方案。当燃料气压力发生变化是，利用副环的作用，可 以迅速地对扰动作出反应，调整燃料阀的开度，调整较 为及时。但是这只是一个粗略的调整，扰动对温度的影 响还需通过主环作进一步的细调，使被控的主变量―― 被加热物料出口温度保持在期望值。
1. 掌握串级控制系统的结构形式 2. 5.3、5.7、5.8
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第六章 特殊控制系统
1. 比值控制系统的定义、工艺比值与比值系数的含义有什 么不同？比值系数的计算与什么有关？（并说明二者 之间的关系。 ） 2. 比值控制系统的结构形式，各有什么特点？ 3. 均匀控制系统的概念。 4. 分程控制系统的概念、应用于哪些场合？信号分程如何 实现？ 5. 如何处理分程信号的衔接问题？ 6. 什么是自动选择性系统？有哪些结构形式？
总复习
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第一章 概述
过程控制系统的组成（P2）
四个基本组成部分：被控对象、检测与变送 仪表、调节器（控制器）、执行机构。
过程控制系统基本结构图; 控制系统系统的性能指标（工程意义是什么， 给出阶跃响应，会计算相应的指标值）
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第二章 过程控制系统建模方法
什么是对象的数学模型？（表达对象输出 与输入关系的数学表达式） 过程控制系统建模的基本方法有哪些？其 基本原理是什么？P9 要求：掌握机理法的建模步骤，会用机理 法对简单对象进行建模。 要求：记住自衡单容对象、双容对象、无 自衡单容对象的数学模型及其单位阶跃响应 曲线。 时域法测定对象动态特性的数据处理：作 图法、两点法（主要针对一阶对象的 K 、 T 、 τ）
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第四章 PID调节原理
2. 一般常规调节系统在负荷变动或变动较大时， 为什么调节质量会变坏？如何解决？ 答案：一般常规调节系统中的调节参数只能人工 调节，在工艺正常运行是调整好的PID参数， 只能保证在这种状态下的调节质量，而调节对 象特性都为非线性的，在负荷工况变动较大时， 对象特性将发生变化，因此原来的调节器参数 就不再适应，这时要根据具体情况重新整定调 节器参数才有可能使调节质量变好。
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第六章 特殊控制系统
6.1 分程调节系统常要加装（ ）来达到分程的目的。 A．调节器 B.变送器 C.阀门定位器 D.测量仪表 6.2 设制分程调节系统的目的是（ ） A．为了满足工艺的特殊要求 B． 扩大可调比 C．为了满足工艺的特殊要求，扩大可调比 D. 为了系统安全 6.3 均匀调节系统调节器参数应为（ ）。 A．比例度小于100% B． 比例度大于100% C．比例度等于100% D. 比例度大于100%～200％
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• 前馈控制适用于什么场合？为什么它常与反馈控制构成前馈－反 馈控制系统？对于扰动通道传递函数，控制通道传递函数的前馈 －反馈控制系统，求前馈控制器Gff(s)。 • 答：1.前馈控制是按扰动而进行的控制，因此，前馈控制常用于 以下场合：一是扰动必须可没，否则无法实施控制;二是必须经常 有比较显著和比较频繁的扰动，否则没有必要。三是存在对被控 参数影响较大且不易直接控制的扰动。 • 2.前馈控制是一种补偿控制。一般来讲，前馈控制无法全部 补偿扰动对被控量的影响。因此，单纯的前馈控制系统在应用中 具有一定的局限性。为克服这一弊端，前馈控制常与反馈控制联 用，构成前馈－反馈控制系统。对最主要的、显著的、频繁的无 法直接控制的扰动，由前馈来进行补偿控制;对无法完全补偿的扰 动影响，由反馈控制根据被控制量所产生的偏差的大小来进行控 制。 • 3.系统原理图如图所示。
F2 2 F1max 2 K ' ( ) ( ) 0.5625 F1 F2max
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第七章 补偿控制
1. 2. 3. 掌握前馈控制系统的基本结构。 静态前馈、动态前馈控制器的的数学模型。
前馈－反馈控制在哪些优点？P170（或者： 工业控 制中为什么不用纯前馈，而选用前馈加反馈。 ） 4. 何为大迟延过程系统？如何对大迟延对象进行控制？ 5. Smith预估器的设计思想是什么？ 6. 7.3题 、7.4题。 7. 引入前馈必须遵循哪些原则？P171 答：1）系统中的振动量是可测不可控的。2）系统中的振 动量的变化幅值大、频率高。3）控制通道的滞后时 间较大或干扰通道的时间常数较小。
1、有一台PI调节器，δ=100%，Ti=1分，若将P改为200%时，： 1、调节系统稳定程度提高还是降低？为什么？ 2、动差增大还是减小？为什么？ 3、静差能不能消除？为什么？ 4、调节时间加长还是缩短？为什么？ 答案： ∵ΔU=Kp*e+Kp/Ti∫edt 其中：ΔU—输出变化量，e—输入变化量，Kp—比例常数， Kp=1/δ ; 当δ从100%变为200%、Ti不变时，偏差e不变，输出信号ΔU变小。 所以： 1、稳定程度提高（因为δ增大后，ΔU变小，不易振荡）。 2、动差增大（由于ΔU变小后，调节幅度小即调节作用弱，造 成动差增大）。 3、静差会消除（因有积分作用存在）。 4、调节时间加长（因Kp是调节器的放大系数，当比例度P增大 即Kp减小时，调节器灵敏度降低，则克服动、静差的时间加长）。
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第六章 特殊控制系统
6.6 如图控制系统为（ ） A．单回路控制系统 B．分程控制系统 C．串级控制系统、 D、均匀控制系统
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第六章 特殊控制系统
6.7 甲的正常流量为240Kg/h，仪表量程为0-360Kg/h； 乙的常用流量为120Nm3/h，仪表量程为0-240Nm3/h， 设计控乙的单闭环比值控制系统，画出流程图并计算 引入开方运算与不引入开方运算所分别设置的比值系 数。15分。 解：单比值控制流程图： 引入开方器： F2 F1max 120 360 K' 0.75 F1 F2max 240 240 无开方器：
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第六章 特殊控制系统
6.4 如图控制系统为（ B ） A．单闭环控制系统 B．单闭环比值控制系统 C．开环比值系统、 D、均匀控制系统
TC
× RF
RV
凝液
工艺 介质
6.5 如图控制系统为（ C ） A．双闭环比值控制系统 B．单闭环比值控制系统 C．变比值控制系统、 D、串级控制系统
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第四章 PID调节原理
3、炉出口温度调节，当适当引入微分作用 后，有人说比例度可以比无微分时小些， 积分时间也可短些，对吗？为什么？ 答案：这样说是对的。因为微分作用是超 前的调节作用，其实质是阻止被调参数 的变化，提高系统的稳定性，适当的减 小比例度和积分时间有利于提高系统的 质量。
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第五章 串级控制系统