过程装备与来控制技术及应用复习资料概要
过程装备技术与应用考试最新考试内容总结
一：填空题1：生产过程自动化系统所包含的内容：自动检测系统，信号连锁系统，自动操作系统，自动控制系统。
2：压差式流量计的核心部件是（节流装置），常见的节流装置有（孔板；喷嘴；文都利管）等。
3：液位是指（容器内液体介质液面的高低），常用的液位计有（浮力式；静压式；电容式；光纤式）4：PLC的程序表达方式常采用（梯形图；语句表；逻辑功能图，高级语言）等方法。
5：在PID调节器中，需要整定的参数为（比例度；积分时间；微分时间）。
6：．根据使用能源不同，执行器可分为气动执行器、电动执行器、液动执行器。
二：选择题1、闭环控制系统是根据_ 偏差_信号进行控制的。
2：需要知道对象的动态特性，才能进行参数整定的工程方法是___________。
A、临界比例带法B、衰减曲线法C、响应曲线法D、广义频率法3：DDZ-Ⅲ型仪表采用国际标准信号，现场传输信号是(4～20mADC )，控制联络信号为1～5VDC。
4：、DCS 装置本身只是一个软件、硬件的组合体，只有经过( 软、硬件组态) 以后才能成为真正适用于生产过程的应用控制系统。
4：、各种DCS 系统其核心结构可归纳为“三点一线”结构，其中一线指计算机网络，三点分别指( 现场控制站、操作员站、工程师站)。
5：电动执行机构伺服放大器的输出信号是( 0～90°转角)。
6：动态偏差是指调节过程中( 被调量与给定值)之间的最大偏差。
7：、调节对象在动态特性测试中，应用最多的一种典型输入信号是(阶跃函数)。
8：、霍尔压力变送器是利用霍尔效应把压力作用下的弹性元件位移信号转换成( 电动势)信号，来反应压力的变化。
9：、调节系统中用临界比例带法整定参数的具体方法是( 先将Ti 置最大，TD 置最小，δP 置较大) 。
10：要使PID 调节器为比例规律，其积分时间Ti 和微分时间TD 应设置为( ∞、0 )。
11：对于PID 调节器( I 的作用是消除静态偏差、D 的作用是减小动态偏差) 12：被控对象在PI 调节器作用下，当增加时，其动态偏差减小_静态偏差增大。
第二章 过程装备控制基础 过程装备控制技术及应用
1 被控对象的特性
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第二章 过程装备控制基础
（2）双容液位对象 qv1- qv2 A1 dh1 dt
qv2 - qv3 A2 dh2 dt
qv1- qv3 A1 dh1 A2 dh2
滞后的存在会使控制不够及时，在干扰 出现后不能迅速调节，严重影响控制质量。 因此，应尽量减少滞后时间。
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第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
2.1.3 对象特性的实验测定
前面所讲对象特性的求取方法是从工艺过程的变 化机理出发，写出各种有关的平衡方程（如物料平衡 方程、能量平衡方程等），进而推导出被控对象的数 学模型，得出其特性参数。但现实情况是：
2 单回路控制系统
纯滞后使测量信号不能及时地反映被控变量的 实际值，从而降低了控制系统的控制质量。由检测 元件安装位置所引入的纯滞后是不可避免的，因此， 在设计时，要正确选择安装检测点位置。另外，检 测元件不能安装在死角或容易结焦的地方。
ΔH=K× Δ qv1（1－e -(t-t0)T ）
当t→∞时， ΔH=K× Δ qv1
qv1 ＝ qv2，达到了新的平衡。
1 被控对象的特性
8
第二章 过程装备控制基础
无自衡特性的单容对象
由于泵的出口流量不受入 口处压力的影响，所以：
ΔH = —Δq—Av—1 （t－t0） 当流入量突然增加Δ qv1时。液位
ห้องสมุดไป่ตู้19
第二章 过程装备控制基础
1 被控对象的特性
鉴于上述原因，许多工业被控对象难以用数学
过程装备控制技术及应用复习题1-10页
《过程装备控制技术及应用》（本）课后复习题第一章控制系统的基本概念一、填空题1、评定过渡过程的性能指标主要有_____________________________________________ 。
2、自动控制系统按设定值的不同形式可分为__________ 、 ___________ 、 _________ 等控制系统。
3、过程控制系统基本组成是_________ 、 ________ 、____________ 和____________ 等环节。
二、判断题1、系统的过渡时间短，则调节系统能及时克服干扰作用，调节质量就越高。
（）2、余差是指调节过程结束后，被调参数稳定值与测量值之差。
（）三、选择题1、系统的衰减一般为______ 时最好。
A . 20 : 1 B. 8 : 1 C. 4 : 12、系统过渡过程中的最大偏差是指调节过程中出现的__________ 最大差值。
A .被调参数指示值与给定值的 B.被调参数指示值与测量值的C.新的稳定值与给定值的四、简答题1、在阶跃扰动作用下，自控系统的过渡过程有哪些基本形式？其主要品质指标有哪些?2、化工自动化主要包括哪些容？3、自动控制系统主要由哪些环节组成？4、图1-1为某列管式蒸汽加热器控制流程图。
试分别说明图中Pl-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义5、在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用? &图1-2为一组在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线。
⑴指出每种过程曲线的名称。
进料⑵ 试指出哪些过程曲线能基本满足控制要求？哪些不能？为什么？图1-1 某列管式蒸汽加热器控制流程图[P16，图1-17]7、五、计算题某化学反应器工艺规定操作温度为（800 ±0）C。
为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850r。
现运行的温度控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图1-3所示。
⑴ 分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（温度进入按±>%新稳态值即视为系统已稳定来确定）和振荡周期。
过程装备与控制工程概论简答考试复习重点
Kao7.流体动力过程是指遵循流体力学规律的过程，它涉及泵、压缩机、风机、管道和阀门等过程设备与元件。
流体是气体和液体的总称，包括哪几个方面的性质?答：1）流动性：切应力作用下流体会变形，且无恢复原状的能力。
2）压缩性：温度不变时，流体的体积随压力增大而缩小的性质3）膨胀性：压力不变时，流体的体积随温度升高而增大的性质4）黏性：运动的流体，在相邻的流层接触面上，形成阻碍流层相对运动的等值而反向的摩擦力。
反应了流体在运动状态下抵抗剪切变形速率的能力，它是运动流体产生机械能损失的根源。
1.产品的分类1）社会经济过程中的全部产品通常又可分为四类，即硬件产品、软件产品、流程性材料产品和服务型产品（国际标准化组织，ISO/DIS9000：2000）。
2）所谓“流程性材料”是指以流体（气、液、粉体等）形态存在的材料。
3）过程工业是加工制造流程性材料产品的现代制造业。
2.制造业的划分，按照“技术特征” 可将制造业分为哪两类？1）一类是以物质的化学、物理和生物转化，生成新的物质产品或转化物质的结构形态，多为流程性材料产品，产品计量不计件，连续操作，生产环节具有一定的不可分性，可统称为过程工业（过程制造业），如涉及化学资源和矿产资源利用的产业（石油化工、冶金）等；2）另一类是以物件的加工和组装为核心的产业，根据机械电子原理加工零件并装配成产品，但不改变物质的内在结构，仅改变大小和形状，产品计件不计量，多为非连续操作，这类工业可统称为装备制造业。
3）二者关系：过程制造业为装备制造业提供原材料，同时装备制造业为过程制造业提供制造装备3.过程工业包含的基本过程：1）流体动力过程：遵循流体力学规律的过程，涉及泵、压缩机、管道、阀门等。
2）热量传递过程：遵循传热学规律的过程，涉及换热器。
3）质量传递过程：遵循传质规律的过程，涉及干燥、蒸馏、浓缩、萃取。
4）动量传递过程：遵循动量传递及固体力学规律的过程，涉及固体物料的输送、粉碎、造粒等。
过程装备控制技术及应用绪论
绪论
1、什么是自动化？我们在现实生活当中能够体会到的自 动化有哪些？
• 所谓自动化是使工艺参数保持在需要的值或者 状态上，或者使生产过程按照一定的程序或者 步骤运行，保证生产过程运行在最佳状态
最高目标
从控制的眼光来看
2、过程装备控制的目的： • 改善工作条件（尊重人权） • 降低生产成本（含最优控制与节能） • 提高产品产量与质量 • 提高工业生产的安全性。
5、控制技术的地位：
（1）控制技术是提高社会生产力的有力工具之一； （2）控制水平是衡量国家发达程度的重要标志；表现在：无 人化生产、优越的生产环境、优秀的产品质量„„
（3）“仪表、控制和自动化技术”决定现代企业的兴衰；
（4）（计算机）控制系统是现代工业生产的神经中枢。
6、控制技术与设备专业的关系
典型的工业生产过程＝生产工艺＋生产设备＋自动控制。 自控与设备的关系：互为补充，共同为工艺服务。
• 自控专业人员必须深入了解和熟悉生产工艺和设备 • 设备专业人员也必须掌握自动控制的本质 • 了解生产对象的基本特性及其对控制的影响；根据工艺 要求选择合理的自控方案； • 综合考虑工艺与自控双方面的因素，掌握准确的工艺条 件和数据； • 了解基本测控参数的测量原理、要求，便于确定合适的 测控参数、选择合适的测控点等。
7、控制技术的简要发展过程
包含： • 控制理论的发展 • 仪表的发展 • 控制系统（自动化装置）的发展
•• 应用计算机技术是控制技术近年来发展的显著 特点。 • 控制技术的目的集中于节能并获得最大的经济 利益。 • 硬件设备功能跟踪于控制技术发展而不断完善。 • 大力开发先进控制系统和应用技术 • 控制技术向多学科综合研究和应用方向发展。
过程装备与控制工程概论期末复习资料
过程装备与控制⼯程概论期末复习资料过程装备与控制⼯程概论期末复习资料By-⼩喃1、过程与控制⼯程涉及的基本过程有哪些？以及每个过程所涉及的设备？（1）流体动⼒过程：泵、压缩机、风机、管道、阀门（2）热量传递过程：换热器、热交换器（3）质量传递过程：⼲燥、萃取、蒸馏、浓缩、等过程的装备（4）动⼒传递过程：固体物料的的输送、粉碎、造粒等过程的设备（5）热⼒过程：发电、燃烧、冷冻、空⽓分离等过程的设备（6）化学反应过程：换热器、反应器、塔，储罐、压缩机、泵、离⼼机2、流体静⼒学基本⽅程：p=p0+ρgh参数意义：P0表⽰容器内液体压强，p表⽰精致液体内部任⼀点的压强p的⼤⼩与液体本⾝的密度ρ和该点到液⾯的深长h有关。
液压千⽄顶的⼯作原理：根据静压⼒基本⽅程(p=p0+ρgh),盛放在密闭容器内的液体，其外加压强p0发⽣变化时，只要液体仍保持其原来的静⽌状态不变，液体中任⼀点的压强均将发⽣同样⼤⼩的变化。
这就是说，在密闭容器内，施加于静⽌液体上的压强将以等值同时传到各点。
在⽔⼒系统中的⼀个活塞上施加⼀定的压强，必将在另⼀个活塞上产⽣相同的压强增量3、流体流动的基本⽅程，并说明⽅程中个参数的具体意义。
简单介绍流体机械包含的设备。
4、热量传递的⽅式有哪⼏种，并简单叙述各个⽅式的特点？热量传递有热传导、对流传热和辐射传热三种基本⽅式.热传导依靠物质的分⼦、原⼦或电⼦的移动或(和)振动来传递热量,流体中的热传导与分⼦动量传递类似.对流传热依靠流体微团的宏观运动来传递热量,所以它只能在流体中存在,并伴有动量传递.辐射传热是通过电磁波传递热量,不需要物质作媒介.5、什么是过程装备，过程装备与控制⼯程专业的学⽣应该获得哪些⽅⾯的知识和能⼒？请展望过控专业的发展趋势。
（1）过程装备是⼀门研究和实现⼤量⼯业装置的重要学科，它致⼒于将先进的过程⼯艺或者构想通过设计放⼤（或缩⼩）、制造⽽变现实，并保障其⾼效、安全和集约运⾏。
过程装备控制技术及应用
过程装备控制技术及应用一、课程概要本课程是过程装备与控制工程专业的学科方向及核心专业课。
该课程系统讲授过程控制的基本概念和基础理论知识，过程设备测试技术，过程控制装置，计算机控制系统、典型过程控制系统应用等。
目的是使学生掌握控制系统的基本组成、结构及分类，掌握压力、温度、流量、液位和应力等参数的测量原理及方法，了解计算机测试系统的结构及工作原理，了解变送器、调节器和执行器的结构及原理，了解单回路控制系统和串级控制系统在流体输送设备上典型应用。
从而为后续的生产实习、专业实验、毕业环节以及毕业后从事过程装备的控制系统设计、维护和管理等工作奠定基础。
二、教学团队主讲教师一姚剑飞，北京化工大学机电工程学院副教授，硕士生导师。
2002年6月于北京化工大学机械工程及自动化专业本科毕业，并留校任教。
2008年6月于北京化工大学机械电子工程专业获得工学硕士学位。
2015年6月于北京化工大学动力工程及工程热物理专业获得工学博士学位。
现为北京化工大学机电工程学院过程装备与控制工程系专业实验室主任。
主要从事教学、科研工作。
主持和参与北京市自然基金、973项目及国家自然基金等多项科研项目。
主讲过程装备控制技术及应用、过程装备与控制工程专业实验等课程。
主讲教师二戴凌汉，北京化工大学机电工程学院高级工程师，硕士生导师。
1972年1月来北京化工学院工作。
1978年到1982年北京化工学院化工设备与机械专业本科学习。
主要从事本科教学和实验工作。
主讲过程装备控制技术等课程。
三、课程描述1.教学大纲及教案（新版教学大纲不用提供，我们有。
请各位老师提供教案（WORD或PDF）文档，参考附件1）2.课程录像（请各位老师提供课程录像）3.教学课件（请各位老师按课程章节提供教学课件（PPT或PDF版的PPT））。
过程装备控制技术与其应用
变被控对象的操纵变量q(t), 使被控变量
受到控制。
偏差
控制
信号
e(t)
+
控制器
u(t)
r(t)
(调节器)
给定
－
ym(t)
显示仪表
操纵 变量
执行器 q(t)
检测元件及 变送器
（检测仪表）
干扰 f(t)
被控对象
y(t)
被控 变量
1. 分类方法
– 按被控变量来分类，如温度、压力等控制系 统；
– 按控制器具有的控制规律来分类，如比例、 比例积分、比例微分、比其例中积第分三种微分分类方等法控最制普遍 系统；
– 将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变 量的给定值是否变化和如何变化来分类，这 样可将自动控制系统分为三类，即定值控制 系统、随动控制系统和程序控制系统。
3.各部分作用和基本术语
(1 )被控对象 被控对象是指被控制的生产设备或
装置, 如上述其水位受控制的储罐和锅 炉汽包。
常见的被控对象有塔、加热炉、 分馏塔、反应釜、干燥炉、压缩机、旋 转窑、换热器、储存物料的槽、罐以及 传送物料的管段等。
图中用一个“被控对象”方框来表 示, 其输出就是生产过程中所要保持恒 定的变量,例如液位等。 在控制系统中
被控对象检测仪表控制器执行器显示仪表根据需要可选执行器显示仪表根据需要可选控制器调节器被控对象检测元件及变送器检测仪表执行器显示仪表干扰控制信号操纵变量被控变量给定其他控制系统用同一种形式地方块图可以代表不同的控制系统图14蒸汽加热器温度工艺控制图当进料流量或温度变化等因素引起出口物料温度变化时可以将该温度变化测量后送至温度控制器tc
过程装备控制技术及应用资料
y Ki
x Kf
8
上述分析表明，采用单个放大器的仪表具有如下特点： 在满足 KKf>>1 的条件时，仪表的输入输出关系仅取决
于输入部分的特性和反馈部分的特性。
此类仪表分析方法：
（1）分析依据：
y KiK x 1 KK f
y Ki x Kf
（2）划分三部分：输入、放大、反馈
（3）对各部分进行分析，重点分析输入部分和反馈部分
s
KITI s KD
20
调节器工作原理
➢输出电路：
I0
I0'
24V U f Rf
U03 Rf
➢指示电路:
I0
I
' 0
节器工作原理
➢手动操作
软手动：调节器的输出电流随手动输入时间而逐渐改变， 呈积分关系。 硬手动：调节器的输出电流随手动输入而立即改变，呈比例关 系。
22
U01 2(Us Ui )
➢ 比例微分电路：
U02 (s)
a KD
1 1
TD s TD
U
01
(
s)
KD
19
调节器工作原理
➢比例积分电路：
CI [1 1 ]
U03(s) CM 1
Ts 1
U02 (s)
KITI s
➢Ⅲ型调节器传递函数
1 1 TD s
W (s) KPF 1
FTI s F 1 TD
数字控制器由以处理器（CPU）为核心构成的硬件电路 和由系统程序、用户程序构成的软件两大部分组成
其功能主要是由软件所决定
可以实现各种不同的控制功能
调节器工作原理
除上述基本功能外，为了提高控制器的性能，有的控制 器还增加了一些附加功能，如：输出限幅、输入报警、偏差 报警、停电对策等。
过程装备控制与技术复习要点
《过程装备控制与技术》复习1 考核范围前四章，以仪表与系统为考核重点。
2 题型1、填空题（20分）基本上都是来自于书上的原话，填写空出来的字眼，要求看前多看书，只要对书本熟悉就能填出来。
2、选择题（20分）选题遍布整个考核范围，提供50个选择题供大家复习学习。
3、简答题（30分）以基本概念与基本原理为主，提供20个供大家复习学习。
4、综合分析题（30分）考核对控制系统的综合分析和解决问题的能力，单回路系统与复杂系统各一个。
3 选择题复习资料1、一台PID三作用式控制器，如果将比例度调到100%，积分时间调到最大（∞），微分时间调到零，则此时调节器的作用为：（ C ）A PIB PDC PD PID2、过渡过程常出现如下几种形式：①非振荡衰减过程②衰减振荡过程③等幅振荡过程④发散振荡过程⑤非振荡发散过程其中，属于稳定过程的有（ D ）。
A ①③B ②④C ③⑤D ①②3、雷达跟踪系统属于（ B ）。
A 定值控制系统B 随动控制系统C 程序控制系统D 前馈控制系统4、下列控制系统中，（ C ）是开环控制。
A 定值控制系统B 随动控制系统C 前馈控制系统D 程序控制系统5、下列参数（ d ）不属于过程特性参数。
A 放大系数KB 时间常数TC 滞后时间τD 积分时间T i6、下述名词中，（ c ）不是过渡过程的品质指标。
A 最大偏差B 余差C 偏差D 过渡时间7、当阀前后的压差较大，并允许有较大泄漏量时，选择下面哪种阀较为合适。
（ b ）A 直通单座调节阀B 直通双座调节阀C 隔膜调节阀D 三通调节阀8、在自动控制系统中，（ B ）变量一般是生产过程中需要控制的变量。
A 操纵变量B 被控变量C 干扰变量D 中间变量9、如果被控过程的变化小，仪表指针移动量很大，则该仪表的（ C ）A 精确度高B 精确度低C 灵敏度高D 灵敏度低10、某二阶系统采用了PID控制方法，若比例度低于了临界比例度，系统将出现（ C ）A 衰减振荡B 等幅振荡C 发散振荡D 不振荡11、微分作用具有“超前调节”的特点，所以它可以用来克服（ A ）A 纯滞后B 调节通道的时间常数过大C 干扰通道的时间常数过大D 调节通道的放大倍数过小12、自动控制系统在运行过程中，由于种种原因使对象特性改变了，并由此导致过渡过程曲线变差了，为了获得较好的过渡曲线，通常采用的解决方法是（ A ）A 重新整定调节器的参数B 更换调节器C 重新设计控制系统D 要求工艺做调整13、检测仪表的品质指标为（ A ）A 变差B 余差C 最大偏差D 过渡过程时间14、在阶跃扰动作用下，被控变量随时间变化情况中（ B ）是我们最希望得到的，（ C ）是绝对不允许出现的。
过程装备控制技术和应用
第一章 控制系统的基本概念⑴ 生产过程自动化系统包括?答:①自动检测系统②信号连锁系统③自动操纵系统④自动控制系统 ⑵ 工业生产对过程装备控制的要求?答:①安全性②经济性③稳定性⑶ 为了实现控制要求,通常有两种方式选择:①人工控制②自动控制 ⑷ 控制系统的组成:①被控对象②测量元件和变送器③调节器④执行器⑸⑹ 某化学反应器工艺规定操作温度为（800±10）℃。
为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。
现设计的温度控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如下图所示。
（1）分别求出最大偏差A 、超调量B 、余差C 、衰减比n 、过渡时间T/℃ 845815Ts（温度进入±1%新的稳定值即示为系统已稳定）和震荡周期T。
（2）分析此温度控制系统是否满足工艺要求？答:（1）解:最大偏差：A =845－800 = 45℃超调量:σ=（845 － 805）/805 = 4.97% 衰减比：n= B/B’= （845 － 805) / （815 － 805） = 4：1 余差： C= 805－800= 5 ℃过渡时间：Ts = 25 min 震荡周期：T = 20 －7=13 min⑵解：符合要求:①系统新的稳定值是805 ℃，符合工艺规定操作温度（800±10）℃的要求② 845 ℃＜850 ℃，符合控制中温度最高不得超过850℃的要求⑺图示为一自力式贮槽水位控制系统。
(1)指出系统中被控对象、被控变量、操纵变量是什么?(2)试画出该系统的方块图。
(3)试分析当出水量突然增大时，该系统如何实现水位控制的?图1-6 贮槽水位控制系统1-贮槽； 2-浮球； 3-杠杆； 4-针形阀图1-7 贮槽水位控制系统方块团h为贮槽水位；ho为贮槽希望保持的水位。
解:(1)该系统中贮槽为被控对象；贮槽中水的液位为被控变量；进水流量为操纵变量。
(2)贮槽水位控制系统方块图如图1-7所示。
(3)当贮槽的出水量突然增大，出水量大于入水量，使水位下降，浮球随之下移，通过扛杆装置带动针形阀下移，增大了进水量，使出水量与入水量之差随之减小水位下降变缓，直至进水量与出水量又相等，水位停止下降。
过程装备控制技术及应用复习题
第一章1.简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动(干扰)量、设定(给定)值和偏差的含义? 答:自动控制系统中常用的几个术语其含义是:被控对象：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。
被控变量：被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。
操纵变量：受控制器操纵的，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。
扰动量：除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。
设定值：被控变量的预定值。
偏差：被控变量的设定值与实际值之差。
3.自动控制系统主要由哪些环节组成?各部分的作用是什么?答：自动控制系统主要由两大部分组成。
一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，它包括检测元件及变送器、控制器、执行器等;另一部分是受自动化装置控制的被控对象。
在自动控制系统中，检测元件及变送器用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号（如气压信号或电压、电流信号等)。
控制器将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号(如气压信号或电流信号)发送给执行器。
执行器能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流入(或流出)被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。
4。
什么是自动控制系统的过渡过程?在阶跃扰动作用下，其过渡过程有哪些基本形式?哪些过渡过程能基本满足控制要求?答:把系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过渡过程。
过渡过程中被控变量的变化情况与干扰的形式有关。
在阶跃扰动作用下，其过渡过程曲线有以下几种形式。
①发散振荡过程如图1-3 (a)所示。
它表明当系统受到扰动作用后。
被控变量上下波动，且波动幅度逐渐增大，即被控变量偏离设定值越来越远，以至超越工艺允许范围。
②非振荡发散过程如图1-3 (b)所示。
它表明当系统受到扰动作用后，被控变量在设定值的某一俩作非振荡变化，且偏离设定值越来越远，以至超越工艺允许范围。
华工过程装备控制考试复习资料
《过程装备控制》考试复习华工14过控（轻机）教材:《过程装备控制技术及应用第二版》---王毅著第1章：过程装备控制原理1.自动控制系统主要是由那几个环节组成的?（P4）（课后习题1-2）自动控制系统主要由被控对象、测量元件和变送器、调节器、执行器等环节组成。
2.什么是开环控制系统？什么是闭环控制系统？(P6、P40)（课后习题1-5）闭环控制：是指控制系统的输出信号的改变会返回影响操纵变量的控制方式。
开环控制：是指控制系统的输出信号不会影响操纵变量的控制方式。
3.例1-1，控制系统的组成与方框图。
(P5)4 在阶跃干扰下，控制系统的过渡过程有哪几种基本形式?(P8)1.发散振荡过程2.等幅振荡过程3.衰减振荡过程4.非振荡的单调过程5什么是被控对象的控制通道？什么是被控对象的干扰通道？(P13) 被控对象的控制通道：操纵变量与被控变量之间的联系。
被控对象的干扰通道：干扰作用与被控变量之间的联系。
6.被控对象有哪些特性参数？这些参数如何确定？(P16)放大系数K时间常数T滞后时间确定单点法7 比例度的计算。
(P29)8.比例积分微分调节器有什么特点？(P26)（课后习题2-12）比例控制反应快，控制及时，但有余差存在；积分控制作用缓慢，但能消除余差；微分控制具有一定的超前控制作用，能抑制系统振荡，增强稳定性（但微分作用不宜过强）。
若将三者结合起来，并选择合适的比例度、积分时间、微分时间，将比例、积分和微分作用结合起来，就可以得到无余差、控制及时又稳定的高质量控制。
9.简述调节控制规律的选择原则。
(P29)第2章：过程参数检测技术1.粗大误差有哪些判别方法？(P62)拉依达准则（3 准则）、肖维奈准则、格拉布斯准则2.各类误差的计算、仪表的选用。
(P65)3.什么是传感器的定义和传感器的作用？(P68)定义：将被测物理量转换为与之有确定对应关系的输出量器件或装置，或者把从被测对象中感受到的有用信息进行变换、传送的器件称之为传感器。
过程装备控制技术及应用02-第二章-2.3节
压力
热值（组分） 大气温度等
其他
方案一：单回路控制系统
t 被控变量：
炉膛
被加热原料出口温度
操纵变量：
燃料流量
从燃料调节阀动作到被加热原料出口温度T发生变 化，经过：
炉膛
导致：
管壁
被加热原料的热容积
整个控制通道的容量滞后大、时间常数大。将
控制作用不及时，反应迟钝;
最大偏差大;
过渡时间长、抗干扰能力差;
b.原料进口温度增加 (或流量
减少)，使热原料出口温度y1
增加。
TC1
TC2
燃料压力 (热值)增加 y2 TC2输出减小 原料进口温度增加( 流量减少) y1
TC1输出减小
TC2给定值减小
TC2输出减小
使调节阀关得更小
TC1
TC2 yl
y2
结论： 副调节器的输出大大减小，以使调节阀关得
更小些，大大减少了燃料供给量，直至主参数y1
的要求又很高时；
2. 控制任务特殊，采用单回路控制系统无能
为力时；
应采用复杂控制系统，以满足生产过程控 制的要求。
一、串级控制系统 1．串级控制的基本原理
例：管式加热炉
任务：加热原料
到一定温度，以
保证下一道工序
(分馏或裂解)的顺利进行。
引起原料出口温度t 变化的扰动因素：
被加热原料 燃油
流量
图中被控对象具有三个热容积，
1.夹套中的冷却水;
2.槽壁;
3.槽中的物料。
引起温度T变化的扰动因素，主要来自两个方面：
①物料的流量、入口温度和物料化学组分D1； ②冷却水的入口温度以及调节阀前的压力D2， 由于Dl与D2分别作用于系统的不同地点， 当冷却水方面发生扰动时， 如冷却水人口温度升高， 它首先影响反应器夹套温度， 而后才经槽壁影响反应器内
过程装备基础总结复习资料
过程装备基础总结复习资料随着社会的不断发展，科技的不断进步，工业生产的规模也日渐庞大。
而工业生产的核心就是过程装备。
所谓过程装备，就是指用于产生、加工、转运、储存和检验各种物质和能量的各种装备。
本文将会对过程装备的基础知识进行总结复习，以帮助读者更好地理解并掌握这一领域。
一、基础概念1.1 过程装备的基本概念：过程装备是指产生、加工、转运、储存、检验各种物质和能量的各种装置、设备。
1.2 过程装备分类：可以从过程功能上分类，分为发生、加工、转运、储存和检验等五大类。
也可以从物理特性上分类，分为气体、液体和固体三类。
在工业生产中，最常见的是流体处理装备。
二、流体的基础知识2.1 流体力学原理：流体力学是研究流体运动、力学特性及其变化规律的学科。
其中，研究流体的内部运动称为内流动。
研究流体在静止状态下的接触力、离开力与摩擦力称为流体静力学；研究流体运动时，流体内部的各种因素相互作用称为流体动力学。
2.2 流体力学的基本参数⑴流体的连续性：指质点受到保守力决定的运动过程中质点数是守恒的。
⑵流体的牛顿力学：流体与固体有本质的区别，主要在于小角度下，流体不会产生应力。
因此，牛顿的力学公式可以用来计算流体运动。
2.3 流体的常见参数⑴压力：任何物体都存在着某种形式的压力。
流体压力是指流体对其容器壁的压力。
流体压力可以用于测量流体的深度。
⑵流量：流量是指单位时间内通过管道或开裂的液体或气体的体积。
它通常用升/秒或立方英寸/分钟表示。
⑶涡度：涡度是流体动量的旋转强度。
它是衡量流体旋转的强度和方向的物理量。
三、过程装备的基本概念发生设备包括各种炉、炉窑、反应釜、发酵罐等，用于化学反应、发酵、物料加热、燃烧等过程中的产生或加热。
3.2 加工设备加工设备有各种机械、加工中心、数控机床等，主要用于物料的成型、切割、焊接等过程。
3.3 转运设备转运设备包括各种管道、阀门、输送带等，用于物料的输送、转移、控制等过程。
3.4 储存设备储存设备包括各种罐、仓、库等，用于物料的存储和保管。
1过程装备控制技术及应用
1.2 控制系统的组成
1.2.1 过程装备的控制
人工与自动锅炉水位控制过程及比较 蒸汽 玻 汽 包 位 计 加 热 室 室 热 加 液 包 管 汽 节 LC 器 蒸汽 液 位 调
控制系统组成: a 控 , 的 ) b ( ) c ) 制 d ) 的 ( 控制
控制( )
(控制 ,控 (
)
控制
, ,控制
作业题: 作业题
第1章 第6题,第7题,第8题
安全性:确保生产过程中人身和设备的安全;通常采用越线报警,事 故报警, 连锁保护,计算机在线故障预测和诊断等. 经济性:低成本高效率的生产要求,减少原材料,能源等的消耗. 稳定性:消除外部及内部的干扰,保证生产长期稳定运行.
过程装备控制技术是包含控制理论 工艺知识,计算机技术和仪表等结合 过程装备控制技术是包含控制理论,工艺知识 计算机技术和仪表等结合 控制理论 工艺知识 计算机技术和仪表 构成的一门综合性应用科学.它在现代过程装备生产过程中具有重要的作用 构成的一门综合性应用科学 它在现代过程装备生产过程中具有重要的作用.
: 过
的 控制( 控制过程 , 成
,
,控制
1.3控制系统的方框图 控制系统的方框图
f干扰变量 ys设定值 偏差e 控制信号u 操纵变量m y被控变量
ym
调节器
执行器 测量元件及变送器
图1-2 简单控制系统方框图
被控对象
方框图中每一个方框称为一个”环节”它由对应的输入输出信号所连接;箭头线条表示 控制系统信号传递的方向;对整个系统而言给定值和干扰信号为给输入信号,被控变量为输 出信号;图中的圆圈为加法器或比较器,用于输出偏差信号. 方框图说明: a.被控变量y 需要控制的工艺参数,如:温度,压力,液位等等. b.设定值ys 被控变量的期望值,工艺上要求的期望参数值. c.测量值ym 检测元件测量得到的被控变量实际测量值. d.操纵变量m 执行器输出的中间控制量,如锅炉给水位控制的给水流量. f.偏差信号e e.干扰变量f 给定值ys与测量值ym之差 e=ys-ym 由比较器形成. 引起被控变量偏离期望值的客观因素
过程装备与来控制技术及应用复习资料
1. 什么是被控对象的控制通道？什么是干扰通道？答：对一个被控对象来说，输入量是扰动量和操纵变量，而输出是被控变量。
由对象的输入变量至输出变量的信号联系称为通道。
操纵变量至被控变量的信号联系称为控制通道；扰动量至被控变量的信号联系称为扰动通道2. 被控对象的特性是由生产工艺过程和工艺设备决定的，在控制系统的设计中是无法改变的。
3. 被控对象数学描述推导依据的：物料平衡和力学平衡.4. 传感器的主要组成部分：敏感元件、转换元件、测量电路与其他辅助部件组成.5. 力平衡式压差变送器主要组成部分：测量部分、放大器和反馈部分。
6,. 温度变送器类型：直流毫伏、电阻体温度和热电偶温度变送器.7．试分析四线制变送器与两线制变送器与电源的连接方式并画出示意图。
答：电动变送器输出信号与电源的连接方式有两种：四线制和两线制，四线制中，供电电源通过两根导线接入，另两根导线与负载电阻R2相连，输出0～10mA DC 信号。
这种连线方式中，同变送器连接的导线共有4根，成为四线制，如图（a）所示。
如图b中所示，同变送器连接的导线只有两根，同时传送变送器所需的电源电压和4～20mA DC输出电流，称为两线制。
8．何为基型调节器？它具有哪些主要特点？答：基型调节器是一种具有PID运算功能，并能对被调参数，给定值及阀门位置进行显示的调节器。
特点：①采用了高增益、高阻抗线性集成电路组件，提高万仪表的精度，稳定性和可靠性，降低了能耗。
②有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间由于有保持状态而使调节器输出能够长期保持，因而在互相切换时具有双向无平衡无抗扰特性，提高了操作性能。
③采用集成电路便于各种功能的扩展。
④采用标准信号制，接受1－5V DC测量信号，输出4～20mA DC信号，由于空气受点不是从零点开始的，故容易识别断电、断线等故障⑤能与计算机联用。
9.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。
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1. 什么是被控对象的控制通道?什么是干扰通道?答:对一个被控对象来说,输入量是扰动量和操纵变量,而输出是被控变量。
由对象的输入变量至输出变量的信号联系称为通道。
操纵变量至被控变量的信号联系称为控制通道;扰动量至被控变量的信号联系称为扰动通道2. 被控对象的特性是由生产工艺过程和工艺设备决定的,在控制系统的设计中是无法改变的。
3. 被控对象数学描述推导依据的:物料平衡和力学平衡.4. 传感器的主要组成部分:敏感元件、转换元件、测量电路与其他辅助部件组成.5. 力平衡式压差变送器主要组成部分:测量部分、放大器和反馈部分。
6,. 温度变送器类型:直流毫伏、电阻体温度和热电偶温度变送器.7.试分析四线制变送器与两线制变送器与电源的连接方式并画出示意图。
答:电动变送器输出信号与电源的连接方式有两种:四线制和两线制,四线制中,供电电源通过两根导线接入,另两根导线与负载电阻R2相连,输出0~10mA DC 信号。
这种连线方式中,同变送器连接的导线共有4根,成为四线制,如图(a所示。
如图b中所示,同变送器连接的导线只有两根,同时传送变送器所需的电源电压和4~20mA DC输出电流,称为两线制。
8.何为基型调节器?它具有哪些主要特点?答:基型调节器是一种具有PID运算功能,并能对被调参数,给定值及阀门位置进行显示的调节器。
特点:①采用了高增益、高阻抗线性集成电路组件,提高万仪表的精度,稳定性和可靠性,降低了能耗。
②有软、硬两种手动操作方式,软手动与自动之间由于有保持状态而使调节器输出能够长期保持,因而在互相切换时具有双向无平衡无抗扰特性,提高了操作性能。
③采用集成电路便于各种功能的扩展。
④采用标准信号制,接受1-5V DC测量信号,输出4~20mA DC信号,由于空气受点不是从零点开始的,故容易识别断电、断线等故障⑤能与计算机联用。
9.什么是自动控制系统的方框图?它与工艺流程图有什么不同?答:自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线(带有箭头的线段、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。
其中每一个分块代表系统中的一个组成部分,方块内填入表示其自身特性的数学表达式;方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。
采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系,以便对系统特性进行分析和研究。
而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号,表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接,借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程,即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。
10.在自动控制系统中,什么是干扰作用?什么是控制作用?两者有什么关系?答:干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用;控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象,通过改变操纵变量克服干扰作用,使被控变量保持在给定值,两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用,不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值,而控制作用是使被控变量接近给定值。
11.什么是自动控制系统的过度过程?在阶跃干扰作用下有哪几种基本形式?其中哪些能满足自动控制的要求,哪些不能,为什么?答:对于任何一个控制系统,扰动作用是不可避免的,系统受到扰动作用后,其平衡状态被破坏,被控变量就要发生波动,在自动控制作用下经过一段时间,使被控变量回复到新的稳定状态,即系统从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为系统的过度过程。
在阶跃干扰作用下,其过度过程曲线有:①发散振荡过程②等幅振荡过程③衰减振荡过程④非振荡的单调过程。
其中衰减振荡和非振荡的单调过程属于稳定的过渡过程,能满足自动控制的要求,其它的不能。
12.什么是被控对象的特性?表征被控对象特性的参数有哪些?它们的物理意义是什么?答:所谓被控对象的特性,是指当被控对象的输入变量发生变化时,其输出变量随时间的变化规律(包括变化的大小,速度,描述被控对象特性的参数有放大系数K,时间常数T和滞后时间τ。
K——被控对象重新达到平衡状态时的输出变化量与输入变化量之比。
由于放大系数K反映的是对象处于稳定状态下的输出和输入之间的关系,所以放大系数是描述对象静态特性的参数。
T——时间常数是指当对象受到阶跃输入作用后,被控变量如果保持初始速度变化,达到新的稳态值所需的时间。
或当对象受到阶跃输入作用后,被控变量达到新的稳态值的63.2%所需时间。
时间常数T是反映被控变量变化快慢的参数,因此是对象的动态参数。
τ——滞后时间是纯滞后τ0时间和容量滞后τc的总和。
输入变量的变化落后于输入变量变化的时间称为纯滞后时间,纯滞后的产生一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的。
容量滞后一般是因为物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。
滞后时间τ也是反映对象动态特性的重要参数。
13.为什么说放大系数是对象的静态特性,而时间常数和滞后时间是动态特性?答:放大系数K表达了被控对象在干扰作用下重新达到平衡状态的性能,是不随时间变化的参数,所以K是被控对象的静态特性参数。
时间常数反映了被控对象受到输入作用后,输入变量达到新稳态值的快慢,它决定了整个动态过程的长短,所以是动态特性参数。
滞后时间也是描述对象滞后现象的动态参数。
14.在控制系统中,对象的放大系数,时间常数,滞后时间对控制有什么影响?答:对于不同的通道,对象的特性参数(K,T ,τ对控制作用的影响是不同的。
对于控制通道:放大系数K大,操纵变量的变化对被控变量的影响就大,即控制作用对扰动的补偿能力强,余差也小;放大系数K小,控制作用的影响不显著,被控变量的变化缓慢。
但K太大,会使控制作用对被控变量的影响过强,使系统的稳定性下降。
在相同的控制作用下,时间常数T大,则被控变量的变化比较缓慢,此时对象比较平稳,容易进行控制,但过渡过程时间较大;若时间常数T小,则被控变量变化速度快,不易控制。
时间常数太大或太小,在控制上都将存在一定困难,因此,需根据实际情况适中考虑。
滞后时间τ的存在,使得控制作用总是落后于被控变量的变化,造成被控变量的最大偏差增大,控制质量下降。
因此,应尽量减小滞后时间τ。
对于扰动通道:放大系数K大对控制不利,因为当扰动频繁出现且幅度较大时,被控变量的波动就会很大,使得最大偏差增大;而放大系数k小,即使扰动较大,对被控变量仍然不会产生多大影响。
时间常数T大,扰动作用比较平缓,被控变量变化较平稳,对象较易控制。
纯滞后的存在,相当于将扰动推迟τ0时间才进入系统,并不影响控制系统的品质;而容量滞后的存在,则将使阶跃扰动的影响趋于缓和,被控变量的变化相应也缓和些,因此,对系统是有利的。
15.什么是调节器的控制规律?调节器有哪几种基本控制规律?答:调节器的控制规律是指调节器的输出信号随输入信号变化的规律或是指控制器的输出信号P与输入偏差信号e之间的关系。
常用的基本调节规律有:位式(断续,比例,积分,微分等,以及它们的组合控制规律如PI,PD,PID。
16.比例度是反映比例控制器的比例控制作用强弱的参数。
比例度越大,表示比例控制作用越弱。
减少比例度,系统的余差越小,最大偏差也越短,系统的稳定程度降低;其过渡过程逐渐以衰减振荡走向临界振荡直至发散振荡。
17..PID调节器是由哪些基本部分组成的?试分析各部分所完成的功能。
答:PID调节器的基本组成有输入电路,运算电路和输出电路组成。
输入电路是检测偏差信号,信号经滤波电路后输出导PID运算电路。
(输入电路包括偏差检测电路,内给定稳压电源电路,内外给定切换开关,正反作用开关及滤波电路等。
PID运算电路:根据整定好的参数用以对偏差信号进行比例,微分和积分的运算,是调节器实现PID控制规律的关键环节。
输出电路:将运算电路的输出信号做最后一次放大,或者作为运算电路之回路中放大器的组后一级,提供调节器的输出信号。
18..计算机控制系统与常规的模拟控制系统相比,有哪些相同与不同点?答:相同点:控制系统的基本结构相同,有关调节原理和调节过程相同,即都是基于“检测偏差,纠正偏差”的控制原理。
在系统的对象,执行元件,检测元件等环节内部的运动规律与模拟控制系统是相同的。
不同之处:在计算机控制系统中,控制里对控制对象的参数,状态信息的检测和控制结果的输出在时间上是断续的,对检测信号的分析计算是数字化的,而在模拟控制系统中则是连续的,并使用数字控制控制里代替了模拟控制里,并增加了模数转换元件和数模转换元件,给定值也从数字量形式输入计算机。
19.红红外线气体分析仪的用途:常用来检测CO、CO2、NH3、以及CH4、C2H2、C2H4等气体的浓度,也可以检测锅炉烟气中CO、CO2的含量。
20.被控对象的自衡特性:当输入变量发生变化破坏了被控对象的平衡而引起的输出变量变化时,在没有人为干预的情况下,度被控对象自身能重新恢复平衡的特性。
21.临界比例度法定义:先求取在纯比例作用下的闭环系统为等幅振荡过程时的比例δK和振荡周期Tk,然后根据经验公式计算出相应的天界其参数。
22.临界比例度法参数整定过程:首先将调节器的积分作用和微分作用全部出去,在春比例的情况下,按比例度δ从大到小的变化规律,对应于某一δ值左小幅度的设定值阶跃干扰,直到获得等幅振荡过渡过程曲线,这时的比例度为临界比例度,振荡周期即为临界周期可在过渡过程曲线上求取,最后根据给出的经验公式计算出调节器各参数的整定值.23.调节器参数整定的目的是什么?工程上常用的整定方法有哪些?答:当一个控制系统设计安装完成后,系统各个环节及其被控对象各通道的特征不能改变了,而唯一能改变的就是调节器的参数,即调节器的比例度、积分时间T I、微分时间T D。
通过改变这三个参数的大小,就可以改变整个系统的性能,获得较好的过渡过程和控制质量。
调节器参数整定的目的就是按照己定的控制系统求取控制系质量最好的调节器参数,工程上常用的整定方法有:①经验试凑法——根据被控变量的性质在己知合适的参数(经验参数范围内选择一组适当的值做为调节器的参数值,然后直接在运行的系统中,人为地加上阶跃干扰,通过观察记录仪表上的过渡曲线,并以比例度、积分时间、微分时间对过渡曲线的影响为指导，按照某种顺序反复试凑比例度、积分时间、微分时间的大小，直到获得满意的过渡过程曲线为止。
②临界比例度法——首先求取比例作用下的闭环系统为等幅振荡过程时的比例度和振荡周期 TK，然后根据经验公式计算出相应的调节器参数③衰减曲线法——以在纯比例下获得4：1 衰减振荡曲线为参数整定和依据，方法同临界比例度法，获得 4：1 衰减曲线的 TS、，然后求解相应的值。
24.工业电导仪的用途：分析酸、盐、等电解质浓度，也可以用来分析气体浓度. 25.自动控制系统的作用是什么？利用一些自动控制仪表及装置，对生产过程中某些重要的工艺变量进行自动调节，使他们在受到外界干扰影响偏离正常工作状态后，能够自动地重新恢复到规定的范围之内，从而保证生产的正常进行。