积分时间TI对过渡过程影响
过程装备控制技术与应用填空题
第一章1 把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的（静态（或稳态）），把被控变量随时间变化的变动状态称为系统的（动态）。
2 在方框图中，被控变量是过程的（输出），而（给定值）和干扰是被控过程的输入信号。
3过渡过程品质指标中，余差表示（给定值）与（被控变量稳态值）之差。
4自动控制系统是具有被控变量（负）反馈的（闭环）系统。
5自动检测系统就是利用各种（检测）仪表对主要工艺参数进行（测量）、指示或记录的系统，它代替了操作人员对工艺参数的不断观察与记录，起到人的眼睛的作用。
6随动控制系统其控制的目的就是让（被控变量）能准确而快速地跟踪给定值的变化，而给定值是随时间任意（随机）变化的。
7一个系统原来处于稳态，当给定值改变或出现了（扰动）作用于系统，即系统的输入有了变化，系统的平衡受到破坏，（被控变量）（即输出）发生变化，系统将进入一个动态变化的过程。
第二章1对于对象的控制通道而言，若通道的放大系数K值大，则即使调节器的输出变化不大，对被控变量的影响也会（很大），控制很灵敏，对于这类对象其控制作用的变化应相应地缓和一些，否则被控变量波动较大，系统不易（稳定）。
2若对象的控制通道存在滞后，则系统所产生的（控制）作用不能及时克服干扰作用对（被控变量）的影响，导致控制效果下降。
3 对于控制通道若时间常数T大，则被控变量的变化比较缓和，一般来说这种对象比较稳定，容易控制，但缺点是控制过于（缓慢）；若时间常数T小，则被控变量的变化速度（快），不易控制；因此控制通道的时间常数太大或太小，对过程控制都不利。
第三章1 某压力仪表的测量范围是100kPa～1100kPa，其精度等级为0.5级，最大绝对误差为6kPa，则这台表的量程为（1000kPa ），基本误差为（0.6% ）。
2 霍尔片式压力传感器是根据霍尔效应制成的，即利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的（位移）转换成霍尔（电势），从而实现压力的测量。
3 差压变送器用来把差压、流量、液位等被测参数转换成为统一的（标准信号）,并将此信号输送给指示、记录仪表或调节器等，以实现对这些参数的显示和（控制或调节）。
《过程控制》课后习题答案
第一章思考题与习题1.1 下列系统中哪些属于开环控制，哪些属于闭环控制？①家用电冰箱②家用空调器③家用洗衣机④抽水马桶⑤普通车床⑥电饭煲⑦多速电风扇⑧高楼水箱⑨调光台灯开环控制：③家用洗衣机⑤普通车床⑦多速电风扇⑨调光台灯闭环控制：①家用电冰箱②家用空调器④抽水马桶⑥电饭煲⑧高楼水箱1.2 图1-14所示为一压力自动控制系统，试分析该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量是什么？画出该系统的框图。
图1-14 压力自动控制系统图1-15 加热炉温度自动控制系统被控对象：容器P被控变量：罐内压力操纵变量：物料输入流量扰动变量：出口流量系统框图如下：1.3 图1-15所示是一加热炉温度自动控制系统，试分析该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量是什么？画出该系统的框图。
被控对象：加热炉被控变量：炉内温度操纵变量：燃料流量扰动变量：进料量系统框图如下：1.4 按设定值的不同情况，过程控制系统分为哪几类？过程控制系统分为三类：定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
1.5 什么是过程控制系统的过渡过程？有哪几种基本形式？过程控制系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程称为过程控制系统的过渡过程。
控制系统过渡过程有五种基本形式：发散振荡、单调发散、等幅振荡、衰减振荡和单调衰减。
1.6 某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-16所示。
试分别求出最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和调整时间（设定值为200℃）。
图1-16 题1.6图最大偏差：30℃余差：5℃衰减比：5：1振荡周期：15min调整时间：22min第二章思考题与习题2.1 求取图2-55所示电路的传递函数，图中物理量角标i代表输入，o代表输出。
a）b）图2-55 习题2.1图a）（由分压公式求取）上式中，，。
b）上式中，，2.2 惯性环节在什么条件下可近似为比例环节？又在什么条件下可近似为积分环节？惯性环节在T很小的时候可近似为比例环节；T很大的时候条可近似为积分环节。
过程控制系统判断题
过程控制判断题：1.微分时间愈长，微分作用愈弱。
(×)2.微分控制规律的优点是消除余差。
（×）3.比例积分控制规律不能消除余差，原因是未加入微分作用。
（×）4.积分时间越长，表明积分控制作用越强。
（×）5.控制器参数一旦整定好了以后，可以长期保持不变运行。
（×）6.控制器的测量值大于给定值时，若仪表的输出信号减小，则该控制器为正作用。
（×）7.控制器的给定值大于测量值时，若仪表的输出信号增大，则该控制器为正作用。
（×）8.控制器的测量值大于给定值时，若仪表的输出信号增大，则该控制器为反作用。
（×）9.控制器的测量值大于给定值时，若仪表的输出信号增大，则该控制器为正作用。
（√）10.比例控制过程的余差与控制器的比例度成正比。
（√）11.比例控制中，比例度δ越小，控制作用越弱，不会引起振荡。
（×）12.对一次表进行故障检查时，首先要将控制器打到手动操作位置。
（√）13.锅炉汽包双冲量或三冲量液位控制系统，均引入蒸汽流量作为前馈信号，消除虚假液位的影响，提高控制质量。
（√）14.积分时间愈长，积分作用愈弱。
（√）15.微分规律具有“超前”作用，故在任何场合使用微分均有好处。
（×）16.比例控制规律中，比例度越大，比例作用越强。
（×）17.积分规律动作缓慢，容易造成控制不及时，不单独使用。
（√）18.DDZ－Ⅲ型控制器的积分时间TI 的校验，是按闭环状态进行校验。
(×)19.DDZ－Ⅲ型控制器的积分时间TI 的校验，是按开环状态进行校验。
(√)20.DDZ－Ⅲ型控制器的积分时间TI 的校验，把积分时间置于被校验的某刻度上，将微分时间置于最小，即微分的作用最强。
(×)21.DDZ－Ⅲ型控制器的积分时间TI 的校验，把积分时间置于被校验的某刻度上，将微分时间置于最小，即微分的作用最弱，是“关闭”微分作用。
PID控制规律
项都不起作用，为比例控制。 若 TD 为0，微分项不起作用，为比 例积分控制。 若 TI 为 ，积分项不起作用，则为 比例微分控制
控制器运算规律通常用增量形式表示，若用 实际值表示，则为：
1 de( t ) u( t ) KC [ e( t ) e( t )dt TD ] u( 0 ) (7-3) TI dt
e( t )
t
0
u p
0
t
u I
0
t1
t2
t
图7－5 积分作用的落后性
在第一个前半周期内，测量值一直低于设定 值，出现负偏差，所以按同一方向累积。从t1 到t2时间段，偏差还是为负，但数值在减小， 因此，积分输出仍然在增加，但增加的量在减 小。显然，在这个时间段，积分输出增加是不 合理的，因为偏差已经在减小。这就暴露了积 分控制的弱点：控制作用的落后性。这往往会 导致超调，并引起被控变量波动厉害。 工业上常将比例作用与积分作用组合成比例 积分控制规律。
(3)、比例度对系统过渡过程影响
（a）在扰动（或负荷）变化及设定值变化 时有余差存在。因为在这几种情况下，控制 器必有输出 u 以改变阀门开度，力图使过 程的物料和能量能够达到新的平衡。但 u又 正比于偏差 e，因此此时控制器的输入信号 必然不是0。 当比例度较小时，对应同样的 u变化的e较 小；因此余差小。
(7-10)
在阶跃偏差作用下，比例积分控制器的 开环输出如图7－6所示。 在偏差幅度为A的 阶跃作用下，比例输出立即跳变到KCA，然 后积分输出随时间线性增加。在KC和A确定 时，直线的斜率取决于积分时间TI的大小。 TI越大，直线越平坦，积分作用越弱。 TI越小，直线越陡，表示积分作用越强 TI趋向无穷大时，比例积分控制器蜕变为 比例控制器。
过程控制试题及答案
.第1章绪论思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式5．过程控制系统由标准化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几局部组成？解答：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。
组成：控制器，被控对象，执行机构，检测变送装置。
1-3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？解答：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，用以克服扰动的影响，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。
1-4按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪几类？解答：按照设定值的不同形式又可分为:1．定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响,使被控变量最终回到设定值或其附近.以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言.2.随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作用是使被控变量能够尽快地,准确无误地跟踪设定值的变化而变化3.程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的，但它是一个的时间函数，即设定值按一定的时间程序变化。
1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？为什么说研究控制系统的动态比其静态更有意义？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。
控制规律3
微分控制
理想的微分控制规律，其输出信号Δu(t)正比于输入 信号e(t) 变化的速度。
u(t)
TD
de(t) dt
TD为微分时间， TD大，则u(t)就大，微分控制作
用就强。反之，控制作用弱
通常给定值r(t)不变，故偏差变化的速度实质上反映 了被控量测量值cm(t)的变化速度。
它对纯延迟无能为力。
u(t) TDA
e(t) e(t)=At TD
37
比例微分控制
（2）比例微分控制规律
理想的比例微分控制规律的数学表达式为 ：
u(t)
Kc e(t)
TD
de(t) dt
理想的比例微分控制器在制造上是困难的，工业
上都是用实际比例微分规律的控制器。
实际比例微分控制规律的数学表达式为 ：
作用的强弱有影响。它对过渡过程的平稳性（衰减率）影响更
大。
u
Kc
A
Kc A TI
t
由式中可以看出，当积分时间不变时，若减小比例度，将使积分
控制作用增强。
2）积分时间：积分时间只影响积分控制作用 的强弱。对消除稳态偏差所需的时间影响 大，但如果它过小，将使系统不稳。
32
比例积分控制（PI）
33
比例积分控制（PI）
19
人工操作（2）：比例控制
现象：温度控制得比较平稳 结果：控制品质有一定改善，但负荷变化 时，会有余差。如工况有变动，当阀门开 3圈时，温度不再保持在85度。
20
积分控制
• 积分控制规律：
调节器的输出变化量，与输 入偏差随时间的积分成正 比
数学表达式为
u(t)
1 TI
e(t)dt
仪表实验报告——温度控制系统
实验四温度控制系统（一）一．实验目的：1．认识温度控制系统的构成环节和各环节的作用。
2．察看比率、积分、微分控制规律的作用，并比较其他差及稳固性。
3．察看比率度δ、积分时间T I、微分时间 T D对控制系统（闭环特征）控制品质的影响。
二．温度控制系统的构成：电动温度控制系统是过程控制系统中常有的一种，其作用是经过一套自动控制装置，见图 4-1 ，使炉温自动保持在给定值。
图 4-1温度控制系统炉温的变化由热电偶丈量，并经过电动温度变送器转变为DDZ-Ⅱ型表的标准信号0～10mA直流电流信号，传递到电子电位差计XWC进行记录，同时传递给电动控制器DTL，控制器按误差的大小、方向，经过预约控制规律的运算后，输出0～10mA直流电流信号给可控硅电压调整器ZK-50，经过控制可控硅的导通角，以调理加到电炉（电烙铁）电热元件上的沟通电压，除去因为扰乱产生的炉温变化，稳固炉温，实现自动控制。
三．实验内容与步骤：（一）察看系统各环节的构造、型号、电路的连结，熟习可控硅电压调整器和电动控制器上各开关、旋钮的作用。
（二）控制系统闭环特征的测定：在以下实验中使用以下详细数值：δ1(50%)，δ2 (80%)，T I 1(50s)，T I 2 (40s)，T D1(30s) 来察看比率与积分控制规律的作用（1）观察比率作用将δ置于某值 50%，记着δ旋钮在δ1的地点，积分时间置最大（T I=max），微分开关切向0，将扰乱开关从“短”切向“扰乱” ，产生一个阶跃扰乱（此时为反向扰乱），同时在记录仪的记录线上作一记号，以记录阶跃扰乱加入的时辰，察看并记录在纯比率作用下达到稳固的时间及余差大小。
（2）观察积分作用保持δ =δ1不变，置 T I =T I 1，同时在记录仪的记录线上作一记号，以记录积分作用加入的时辰，注意察看积分作用怎样除去余差，直到过程基本稳固。
2．观察 PI 控制作用下的过渡过程保持δ 1 ，T I 1 不变，将扰乱开关从“扰乱”切向“短” ，产生一个正向阶跃扰乱，察看过渡过程到基本稳固。
调节阀习题集
§4、调节阀129.分程调节系统一般有（ B ）个调节阀。
A、1B、2C、3D、4130.汽包给水调节阀从安全考虑应选用（ B ）调节阀。
A、气开式；B、气关式131.调节阀阀体、阀盖最常用的材料是( B )。
A、铸铁B、铸钢C、不锈钢D、塑料132.( A )适用于高压差、高粘度、含有悬浮物和颗粒状物质流体的调节，可以避免结焦、堵塞、也便于自净和清洗。
A、偏心阀B、球阀C、角形阀D、直通双座调节阀133.下面选项中( C )不是电磁阀的技术指标。
A、介质的工作温度B、流通能力C、介质密度D、工作电压134.我国通用电磁阀的控制信号电压是( B )。
A、220VAC、12VDCB、220VAC、24VDC C、6VDC、24VDCD、12VDC、24VDC135.常规电磁阀工作在( D )以下。
A、0．5MPaB、1.0MPaC、1.2 MPaD、1.5MPa136.按照开关阀的形式电磁阀可分为( C )和直动式。
A、膜片式B、金属活塞式C、先导式D、杠杆带活塞式137.( B )决定了电磁阀的密封结构。
A、工作压力B、介质性质C、工作温度D、功耗大小138.零压差启动二位二通电磁阀是利用( C )进行操作的反冲式截止阀。
A、膜片式B、金属活塞式C、先导式D、牵引式电磁铁139.二位四通电磁阀有( B )个接管口。
A、6B、5C、3D、4140.智能阀门定位器接收( C )信号。
A、4-20mAB、0-20mAC、4-20 mA或0-20mAD、0-10mA141.智能阀门定位器执行机构位置的给定值与实际值的比较是在( D )中进行的。
A、压电阀B、液晶显示系统C、行程检测系统D、微处理器142.智能阀门定位器不能进行( D )组态。
A、报警值B、作用方向C、输出压力范围D、偏差大小143.调节阀的流量特性是指介质流过阀门的( B )间的关系。
A、流量与被调参数B、相对流量与相对位移C、开度与被调参数D、流量与开度144.用于两位式调节的阀应选择( A )特性的调节阀。
过程控制系统 第3章 简单系统 习题与解答
第3章习题与思考题3-1.简单控制系统由哪几部分组成各部分的作用是什么解答：简单控制系统由检测变送装置、控制器、执行器及被控对象组成。
检测变送装置的作用是检测被控变量的数值并将其转换为一种特定输出信号。
控制器的作用是接受检测装置送来的信号，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。
被控对象是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置。
3-2.什么叫直接参数和间接参数各使用在什么场合解答：如果被控变量本身就是需要控制的工艺指标，则称为直接参数；如果被控变量本身不是需要控制的工艺指标，但与其有一定的间接对应关系时，称为间接参数。
在控制系统设计时，尽量采用直接参数控制，只有当被控变量无法直接检测，或虽能检测，但信号很微弱或滞后很大，才考虑采用间接参数控制。
3-3.被控变量的选择应遵循哪些原则解答：被控变量的正确选择是关系到系统能否达到预期控制效果的重要因素，它选择的一般原则是：（1）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态重要变量；（2）被控变量应是工艺生产过程中经常变化，因而需要频繁加以控制的变量；（3）被控变量应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标，当无法获得直接控制指标信号，或其测量或传送滞后很大时，可选择与直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标；（4）被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量；（5）被控变量应是独立可控的；（6）应考虑工艺的合理性与经济性。
3-4.操纵变量的选择应遵循哪些原则解答：（1）操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量；（2）操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大系数要大一些，时间常数要小一些，纯滞后时间要尽量小；（3）操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。
3-5.简述选择调节器正、反作用的目的，如何选择解答：其目的是使控制器、执行器、对象三个环节组合起来，能在控制系统中起负反馈作用。
基本控制规律及其对系统过度过程的影响
概论
分
类
根据使用能源的不同 , 单元组合仪表 主要分为气动单元组合仪表和电动单元组 合仪表。 单元组合仪表一般可以分为七大类单元。 变送单元(B)
显示单元(X) 给定单元(G) 辅助单元(F) 在电动单元组合仪表中还包括执行单元(K)。
控制单元(T)
计算单元(J) 转换单元(Z)
概论
基本控制规律及其对系 统过度过程的影响
说明 当温度变化全量程的 40% 时 , 控制器的输出从 0mA 变化到10mA。在这个范围内,温度的变化和控制器的 输出变化ΔP是成比例的。但是当温度变化超过全量 程的 40% 时 ( 在上例中即温度变化超过 40℃时 ) , 控 制器的输出就不能再跟着变化了。 这是因为控制器的输出最多只能变化100%。所以, 比例度实际上就是使控制器输出变化全范围时,输入 偏差改变量占满量程的百分数。
基本控制规律及其对系 统过度过程的影响
控制器的基本控制规律 位式控制（其中以双位控制比较常用）、
比例控制（ P ）、积分控制（ I ）、微分控制（ D ）、 比例积分（ PI）、比例微分（ PD）、比例积分微分 （PID）。
基本控制规律及其对系 统过度过程的影响
例如：设反应温度为85℃，反应过程是 轻微放热的，还需从外界补充一些热量。
所以，对于具有比例控制的控制器
b p e K P e a
（4-3）
基本控制规律及其对系 统过度过程的影响
2、比例度及其对控制过程的影响 1.比例度 比例度 是指控制器输入的变化相对值 与相应的输出变化相对值之比的百分数。
e p x x / p p 100% max min max min
缺点：存在余差 结论
若对象的滞后较小、时间常数较大以及放大 倍数较小时，控制器的比例度可以选得小些，以提 高系统的灵敏度，使反应快些，从而过渡过程曲线 的形状较好。反之，比例度就要选大些以保证稳定。
《过程控制与自动化仪表》习题答案_0
《过程控制与自动化仪表》习题答案篇一：自动化仪表与过程控制课后答案自动化仪表与过程控制课后答案0-1自动化仪表是指哪一类仪表？什么叫单元组合式仪表？自动化仪表:是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具单元组合式调节仪表: 由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表0-2DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压,电流信号输出标准是什么？在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处？ P5 第二段0-3什么叫两线制变送器？它与传统的四线制变送器相比有什么优点？试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分？ P5~60-4什么是仪表的精确度？试问一台量程为-100~100C,精确度为级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少？一般选用相对误差评定，看相对百分比，相对误差越小精度越高 x/(100+100)=% x=1摄氏度1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种？什么叫热电偶的分度号？在什么情况下要使用补偿导线？答：a、当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，若两个接点温度不同，回路中就会出现热电动势，并产生电流。
b、铂极其合金，镍铬-镍硅，镍铬-康铜，铜-康铜。
c、分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列。
d、在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时，自动补偿冷端温度变化，以保证测量精度，为了节约，作为热偶丝在低温区的替代品。
1-2 热电阻测温有什么特点？为什么热电阻要用三线接法？答：a、在-200到+500摄氏度范围内精度高，性能稳定可靠，不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低，存在非线性。
b、连接导线为铜线，环境温度变化，则阻值变，若采用平衡电桥三线连接，连线R使桥路电阻变化相同，则桥路的输出不变，即确保检流计的输出为被测温度的输出。
1-3说明热电偶温度变送器的基本结构，工作原理以及实现冷端温度补偿的方法。
过程控制题库2015.12
一、填空题1.过程控制系统按给定值特点分为、和三种。
2.通常随动控制系统的衰减比建议调整在以上，而定值控制系统的衰减比则建议调整在。
3.无自平衡单容过程的传递函数可用环节表示，自平衡单容过程的传递函数可用表示。
4.对于检测变送元件，可以通过和，来提高仪表的测量精度。
5．检测变送仪表中，电动仪表和气动仪表的信号标准分别是和。
6.被调介质流过阀门的与之间的关系称为调节阀的流量特性；若阀前后压差保持不变时，上述关系称为特性，实际使用中，阀门前后的压差总是变化的，此时上述关系为特性。
7.凡是两个或多个参数制动维持一定比值关系的过程控制系统，统称为。
8.选择性控制系统的特点是采用了。
9.扰动通道静态放大系数越大，则系统的稳态误差越。
控制通道的静态放大系数越，表示控制作用越灵敏，克服扰动能力。
10.气开控制阀指当输入到执行机构的信号增加时，流过控制阀的流量增加，因此，故障时，气开控制阀处于状态。
11.当阶跃扰动发生后，被控过程能达到新的平衡，该过程称为过程，如果未能达到新的平衡，则称该过程为过程。
12.正作用执行机构是指当输入气压信号增加时，阀标向移动；反作用执行结构是指当输入气压信号增加时，阀标向移动。
13.描述对象特性的参数是、和。
14.执行器由和两部分组成。
15.电动单元组合仪表DDZ-III的信号标准是。
16.在过程控制系统中，执行器接受输出的控制信号，并转换为直线位移或角位移来改变阀芯与阀座间的流通截面积以控制流入式流出被控过程的流体介质流量从而实现过过程参数的控制。
17.根据使用能源不同，执行器可分为执行器、执行器、执行器。
18.根据被控过程特性来选择调节阀的工作流量特性，其目的是使系统的开环放大系数为定值。
19.系统在自动控制作用下，从一个平衡状态进入另一个平衡状态之间的过程称为。
20.对被控制而言，操纵变量至被控变量的信号联系成为，扰动至被控过程的信号联系称为。
21.在阀前后压差为一定的情况下得到的信号流量特征称为。
矢量控制中电流环和速度环pid参数
矢量控制中电流环和速度环PID参数一、概述在交流电机控制系统中，矢量控制是一种常用的控制方法，它可以实现对电机的精确控制。
在矢量控制中，电流环和速度环是两个重要的环节，它们的PID参数的选择对系统的性能和稳定性具有重要影响。
本文将重点讨论矢量控制中电流环和速度环的PID参数选择方法。
二、电流环PID参数选择1. 比例增益Kp选择电流环的比例增益Kp决定了系统的静态误差和响应速度。
通常情况下，Kp的选择需要考虑系统的过渡过程中的超调量和调节时间，需要在速度响应要求和稳态误差之间找到一个平衡点。
2. 积分时间Ti选择积分时间Ti决定了系统的稳态误差和抗扰性能。
较大的Ti可以减小稳态误差，但会增加系统的超调量和调节时间；较小的Ti可以增加系统的抗扰性能，但会增大稳态误差。
Ti的选择需要综合考虑系统的性能指标和工作环境的抖动情况。
3. 微分时间Td选择微分时间Td决定了系统的动态响应特性和抗干扰能力。
较大的Td可以增强系统的动态响应特性，但会增加系统的抖动和噪声干扰；较小的Td可以减小系统的抖动和噪声干扰，但会降低系统的动态响应特性。
Td的选择需要综合考虑系统的抗干扰能力和工作环境的噪声情况。
4. PID参数整定方法常见的PID参数整定方法有经验法、频域法和优化法。
经验法是根据经验和试验调整PID参数，适用于一些简单的系统；频域法是通过系统的频响特性分析和合成来确定PID参数，适用于一些复杂的系统；优化法是通过数学优化模型确定PID参数，适用于一些高性能要求的系统。
在实际应用中，需要根据具体系统的特点和要求选择合适的PID参数整定方法。
三、速度环PID参数选择1. 比例增益Kp选择速度环的比例增益Kp决定了系统的静态误差和响应速度。
与电流环类似，Kp的选择需要考虑系统的过渡过程中的超调量和调节时间，需要在速度响应要求和稳态误差之间找到一个平衡点。
2. 积分时间Ti选择速度环的积分时间Ti同样决定了系统的稳态误差和抗扰性能。
仪表工考试：仪表维修工高级技师必看题库知识点(题库版)
仪表工考试：仪表维修工高级技师必看题库知识点（题库版）1、单选积分环节的特征参数之一，是积分时间Ti，它表示积分环节输出信号（）所需的时间。
A、变化量B、变化过程C、上升D、下降正确答案：B2、多选用于对网（江南博哥）络提供各种功能性服务的服务器有（）等。
A、文件服务器B、异步通信服务器C、打印服务器D、网络服务器正确答案：A, B, C3、单选?微分环节的传递函数式为（）。
A、AB、BC、CD、D正确答案：B4、单选数字显示仪表的非线性补偿方法之一，是在将模拟量转换成数字量的过程中完成非线性补偿，这种方法叫做（）。
A、模拟式非线性补偿法B、非线性模－数转换补偿法C、数字式非线性补偿法D、线性模－数转换补偿法正确答案：B5、单选?自动控制系统的传递函数，当反馈回路断开，系统处于开环状态，方块图如下：主（正向）通道的传递函数为（）。
A、AB、BC、CD、D正确答案：A6、单选在西门子S7系列PLC规定的基本数据类型中，字（WORD）的位数是（）。
A、8B、16C、32D、64正确答案：B7、多选交工验收资料包括（）。
A、工程记录B、调试记录C、质量评定记录D、隐蔽记录正确答案：A, C8、问答题常见的数据通信的网络拓扑结构中的环形结构有什么优缺点？正确答案：优点是：控制方式比较简单，每个站点的任务就是接收相邻的上一站点发送的数据，然后把数据发送到相邻的下一个站点上。
各站点之间可采用不同的传输媒体和不同的传输速度。
在数据通信频繁、随机时，传输效率比较高。
缺点是：某个站点发生故障会阻塞信息通路，可靠性较差。
9、单选?积分环节传递函数式为（）。
A、AB、BC、CD、D正确答案：B10、问答题一阶环节的时间常数T对过渡过程有什么影响？正确答案：一阶环节的时间常数T越大，则输出信号趋向稳态值所需时间越长，环节的反应越慢。
因此，T表征了环节的“惯性”。
为了改善动态特性，提高反应速度，必须减少时间常数T值。
11、单选对于微分环节的特征参数之一是微分时间Td，它表示若Y（t）以（）的速度等速衰减，衰减到零所需的时间。
积分时间TI对过渡过程影响
人工操作（2）：比例控制
温度为85度，蒸汽阀门开度是3圈 若温度高于85度，每高5度就关一圈阀门 若温度低于85度，每低5度就开一圈阀门 即开启圈数＝3 1 ( y 85 ) 相应控制规律可写5 为：
u( t ) u( 0 ) Kce( t )
u(0)：偏差为0时控制器输出 Kc：控制器比例放大倍数
现象：温度控制得比较平稳 结果：控制品质有一定改善，但负荷变化 时，会有余差。如工况有变动，当阀门开 3圈时，温度不再保持在85度。
人工操作（3）：增加积分作用
首先按照比例控制操作，然后不断观察 若温度低于85度，慢慢地持续开大阀门 若温度高于85度，慢慢地持续开小阀门 直到温度回到85度 即控制器输出变化的速度与偏差成正比：
(a) 积分饱和现象
图7－9 压力安全放空系统中的积分饱和
如果考虑在气源中断时保证安全，采用 气关阀，则控制器应该是反作用的。
§2 控制器的基本控制规律
控制器的输入：e( t ) y( t ) r( t )
输出：
u( t )
控制器的控制规律就是u(t)与e(t)之间的关
系，是在人工经验的基础上总结并发展的。
控制器的基本控制规律有：比例、积分和
微分，此外还有如继电器特性的位式控制规律
等。
图7－1 反应器的温度控制
人工操作过程分析
比例控制小结：
比例控制是最基本、最主要也是应用最 普遍的控制规律，它能够迅速地克服扰动的 影响，使系统很快地稳定下来。比例控制通 常适用于扰动幅度小，负荷变化不大，过程 时滞较小（ / T）或者控制要求不高的情况 下。
➢负荷变化大，余差大，负荷变化小，余差 小。(分析见前面比例度对过渡过程影响(c))
e( t ) A 0
积分控制规律
比例积分(PI)控制由比例和积分二种控制作用组合而成
1 e(t )dt ] Ti
1 G ( s) K p (1 ) Ti s
积分作用项
Kp e
Kp Ti
edt
如果加入幅值为A的阶跃信号：
e(t) A
u (T ) 2 K p A
u (0) K p A
u(t)
uI=KPAt/Ti
只要有偏差存在，调节器输出会不断变化，直到偏差为0――消除余差 调节器的输出是偏差随时间的积分，当t较小时，调节器输出u(t)很小，控制作 用很弱，不能及时克服干扰作用， 所以一般不单独采用积分作用，而与比例作 用配合使用。
2
浙江大学信息学院控制系
—过程控制基础及应用—
比例积分控制作用
u (t ) K p [e(t )
★当对象滞后很大时，可能控制时间较长、最大偏差也较大； 负荷变化过于剧烈时，由于积分动作缓慢，使控制作用不及时 ，此时可增加微分作用
5
Ti过大，积分作用不明显，余差消除很慢，见曲线3 Ti过小，过渡过程振荡太剧烈，稳定程度降低，见曲线1
4
浙江大学信息学院控制系
—过程控制基础及应用—
积分作用的特点
积分作用的特点：消除余差(提高准确性)，会降低系统稳定性； 注意事项： ★引入积分作用以后，能消除余差，但系统的稳定性必然会降 低，所以在使用过程中应适当降低比例作用（增大比例度或降 低比例增益）
积分时间的定义：在阶跃输入下，积分作用的输出
uP=KPA
变化到比例作用的输出所经历的时间。
Ti
3
浙江大学信息学院控制系 积分作用对过渡过程的影响
—过程控制基础及应用—
影响过渡过程的主要因素
11:49
对象容量多， 对象容量多，过渡滞后 需用微分。 大，需用微分。
20~60
3~10 0.5~8 0.4~3
对象过渡滞后一般不大， 对象过渡滞后一般不大， 30~70 不大用微分。 不大用微分。 在容许有余差时， 在容许有余差时，不必 20~80 用积分，一般不用微分。 用积分，一般不用微分。
蒸汽 蒸汽
H
H
液位
液位
温度
温度
时间 T T
时间 T
时间 T
时间
不同对象的反应曲线
11:49 影响过渡过程的主要因素 8
通常用滞后时间τ=τ 通常用滞后时间τ=τ0+τn与时间常 数T的比值来表示对象滞后的严重程度。 的比值来表示对象滞后的严重程度。 的比值来表示对象滞后的严重程度 •当τ/T<0.3为一般滞后对象； 为一般滞后对象； 当 为一般滞后对象 •当0.3<τ/T<1为较大滞后对象； 为较大滞后对象； 当 τ 为较大滞后对象 •当τ/T>1为大滞后对象。 为大滞后对象。 当 为大滞后对象 被控对象的控制通道的滞后时间直 接影响控制质量。滞后严重到一定程度， 接影响控制质量。滞后严重到一定程度， 常规的PID控制系统就无能为力了。 控制系统就无能为力了。 常规的 控制系统就无能为力了
11:49 影响过渡过程的主要因素 14
控制器参数整定的工程整定
经验线法参数整定表 （1）经验式凑法：经验法即根据 、 ）经验式凑法：经验法即根据δ、 被控变 和T 对过渡过程的定性关系进行凑 TI δ% TI TD 特点 D 量 试，从控制品质曲线逐步找到最佳整 对象时间常数小， 应 对象时间常数小， δ应 定参数， 较小， 定参数，I较小，一般不 40~100 0.1~1 较大， 流量 较大，T各种控制系统控制器参数的 用微分。 用微分。 大致范围见“经验法参数整定表” 大致范围见“经验法参数整定表”。
2.4控制规律及其对过渡过程的影响
KPa τd
τd
= K p a[1 + ( K d − 1)e
当t = 0+时 u＝KdKPa 当t→∞ 时 u＝Kpa
−
t
τd
]
Kp的测定：u(∞)/a ∞ Kd的测定：u(0)/u(∞) ： ∞ Td的测定：测出τd后乘以Kd
当t = τd时 ∆u＝KPa＋0.368（Kd－1）KPa
微分时间对过渡过程的影响： PD控制优点：能提高系统的响应速度，抑制过渡 过程的最大动态偏差。
umax − umin umax − umin
umax
∆e ×100% = xmax − xmin
×100%
比例度与输入、 输出的关系：
umax − umin 2
umin
e % xmax − xmin
例：一台比例作用的温度控制器，其温度的变化范围为400~800℃、 控制器的输出范围是4~20mA。当温度从600 ℃变化到700 ℃ ， 控制器相应的输出从8mA变为12mA，求其比例度的值为多少？
四、比例微分控制(PD) 比例微分控制
1、微分控制 (D) 、
e
理想微分控制器的输出与输入信号的关系为：
微分时间
de(t ) u (t ) = Td dt
G ( s ) = Td s
t0 ∞ t0
在阶跃信号输入的瞬间，控制器的输出为无穷 大，其余时间输出为零。 特点：超前调节 超前调节，不能消除余差。（不能单独使用） 超前调节
式中 e-为调节器的输入;u-为调节器的输出; KP为比例增益，表征比例控制作用的强弱程度。 KP越大：控制作用越强
传递函数：
e
A
第三章调节器的调节规律及其对过渡过程的影响
过渡过程曲线
曲线1由于比例调节规律具有调节及时的特点，所以调 节过程时间较曲线 2短，动态偏差也较曲线 2小。而比例调 节为有差调节。通过减小调节器的比例带可减小静态偏差， 但会使系统的稳定性下降。 曲线3是能消除静态偏差，实现无差调节。然而积分作 用的调节不及时，又使调节过程的动态偏差加大，过渡过 程时间加长（与曲线1相比），相对而言又使系统的稳定性 下降。
华北电力大学
North China Electric Power University
曲线5是配比例积分微分调节器的控制过程。微分调 节是一种超前调节方式，其实质是阻止被调量的一切变 化。适当的微分作用可减小动态偏差、缩短调节过程时 间，这样可适当减小比例带和积分时间。 综上所述，比例调节作用是最基本的调节作用，而 积分和微分作用为辅助调节作用。比例作用贯彻于整个 调节过程之中，积分作用则体现在调节过节过程的后期， 用以消除静态偏差，微分作用则体现在调节过程的初期。 实际应用中应根据具体情况选择调节规律，同时设置适 当的比例带、积分时间、微分时间，才能收到满意的调 节效果。
三、广义对象 在求取对象的动态特性时往往将调节阀开度作扰动， 从变送器输出信号的变化曲线来获取。因此，在系统分 析时又往往将执行器（包括调节阀）、对象及变送器称 为“广义对象”。
图3-2 控制系统等效原理图
基本的闭环控制系统由调节器和广义对象（下称对 象）两部分组成，除调节阀对对象的扰动作用外，其它 扰动信号综合为d。
工程中，常用比例带δ来描述其控制作用的强弱，即
U (s ) W P (s ) = = KP E (s )
其物理意义是在调节机构的位移改变时，被调量应有的 改变量。
1 Kp
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积分时间TI对过渡过程影响
（b）比例度越大，过渡过程曲线越平稳； 随着比例度减小，系统振荡程度加剧。当比 例度减小到某数值 时，系统出现等幅振荡， 再减小系统将发散。因此控制系统参数设置 不当，也达不到控制系统设计的效果 应该根据系统各个环节的特性，特别是过 程特性选择合适的控制器参数 ，才能获得 理想的控制指标。
积分时间TI对过渡过程影响
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•图7－1 反应器的温度控制
积分时间TI对过渡过程影响
人工操作过程分析
•以蒸汽加热反应釜为例： •设反应温度：85度，轻微放热反应 ➢ 操纵变量：蒸汽流量 ➢ 被控变量：反应温度 ➢ 干扰：蒸汽压力、进料流量等
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积分时间TI对过渡过程影响
人工操作（1）：开关控制
➢负荷变化大，余差大，负荷变化小，余差 小。(分析见前面比例度对过渡过程影响(c)) ➢过程 的越大，振荡越厉害，如果此时把 比例度增大以提高系统稳定性，则余差就会 增大，如果 较小，则比例度可以小些， 余差也就减小。 ➢控制要求不高的场合：液位控制中，往往 只要求液位稳定在一定的范围内，没有严格 的要求，只有当比例控制的控制指标满足不 了工艺要求时，才需引入其他控制作用。
传递函数形式：
•(7-6)
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•图7－2 阶跃偏差作用下比例控制器的开环输出特性
积分时间TI对过渡过程影响
(2)、比例度
•(7-7)
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积分时间TI对过渡过程影响
(3)、比例度对系统过渡过程影响
（a）在扰动（或负荷）变化及设定值变 化时有余差存在。因为在这几种情况下，控 制器必有输出 以改变阀门开度，力图使 过程的物料和能量能够达到新的平衡。但 又正比于偏差 e，因此此时控制器的输入信 号必然不是0。 当比例度较小时，对应同样的 变化的e 较小；因此余差小。
u(0)：偏差为0时控制器输出 Kc：控制器比例放大倍数
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积分时间TI对过渡过程影响
现象：温度控制得比较平稳 结果：控制品质有一定改善，但负荷变 化时，会有余差。如工况有变动，当阀门 开3圈时，温度不再保持在85度。
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积分时间TI对过渡过程影响
人工操作（3）：增加积分作用
其传递函数形式：
•(7-1) •(7-2)
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积分时间TI对过渡过程影响
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积分时间TI对过渡过程影响
• • •
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积分时间TI对过渡过程影响
控制器运算规律通常用增量形式表示，若用 实际值表示，则为：
•(7-3)
式中Байду номын сангаас
•(7-4)
u(0)为控制器初始输出，即t＝0瞬间偏差为0 时的输出。
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积分时间TI对过渡过程影响
1、比例控制（P）分析
（1）比例控制规律
•(7-5)
➢控制器输出变化与输入偏差成正比。 ➢在时间上没有延迟。 ➢在相同的偏差下，Kc越大，输出也越大， 因此Kc是衡量比例作用强弱的参数。 ➢工业上用比例度来表示比例作用的强弱。
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积分时间TI对过渡过程影响
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积分时间TI对过渡过程影响
人工操作（4）：增加微分作用
由于温度过程容量滞后大，当出现偏 差时，其数值已经较大，因此，补充经验： 根据偏差变化的速度来开启阀门，从而抑制 偏差的幅度，使控制作用更加及时。
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积分时间TI对过渡过程影响
一、连续PID控制规律
➢时间连续PID控制规律 ➢时间离散PID控制规律 理想PID控制器的运算规律数学表达式：
若温度低于85度，蒸汽阀门全开 若温度高于85度，蒸汽阀门全关 现象：温度持续波动，过程处于振荡中。 结果：双位控制规律控制品质差，满足 不了生产要求。
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积分时间TI对过渡过程影响
人工操作（2）：比例控制
温度为85度，蒸汽阀门开度是3圈 若温度高于85度，每高5度就关一圈阀门 若温度低于85度，每低5度就开一圈阀门 即开启圈数＝ 相应控制规律可写为：
积分时间TI对过渡过程 影响
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2020/11/9
积分时间TI对过渡过程影响
•控制器的输入： •输出： • 控制器的控制规律就是u(t)与e(t)之间的 关系，是在人工经验的基础上总结并发展的。 • 控制器的基本控制规律有：比例、积分 和微分，此外还有如继电器特性的位式控制规 律等。
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首先按照比例控制操作，然后不断观察 若温度低于85度，慢慢地持续开大阀门 若温度高于85度，慢慢地持续开小阀门 直到温度回到85度 即控制器输出变化的速度与偏差成正比：
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积分时间TI对过渡过程影响
KI：积分控制作用放大倍数 现象：只要有偏差，控制器输出就不断变化。 结果：输出稳定在设定的85度上，即消除了 余差。
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积分时间TI对过渡过程影响
（c）最大偏差在两类外作用下不一样 ➢在扰动作用下， 越小，最大偏差越小 ➢在设定作用且系统处于衰减振荡时， 越 小，最大偏差也越大。 因为最大偏差取决于余差与超调量。 在扰动作用下，最大偏差取决于余差， 小，余差小。 在设定作用下，则取决于超调量，小，则 超调量大，所以最大偏差大。
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积分时间TI对过渡过程影响
比例控制小结：
比例控制是最基本、最主要也是应用 最普遍的控制规律，它能够迅速地克服扰动 的影响，使系统很快地稳定下来。比例控制 通常适用于扰动幅度小，负荷变化不大，过 程时滞较小（ ）或者控制要求不高的情 况下。
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积分时间TI对过渡过程影响
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积分时间TI对过渡过程影响
•(a)扰动作用
•(b)设定作用
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•图7－3 不同比例度下过渡过程
积分时间TI对过渡过程影响
（d）如果 小，则振荡频率提高，因此 把被控变量拉回到设定值所需的时间就短。
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积分时间TI对过渡过程影响
一般而言： ➢当广义对象的放大系数较小，时间常数较大、时 滞较小时，控制器的比例度可选较小，以提高系统 的灵敏度。 ➢当广义对象的放大系数较大，时间常数较小而时 滞较大时，需要适当增大控制器的比例度，以增加 系统的稳定性。 工业生产中定值控制系统通常要求控制系统具 有振荡不太剧烈，余差不太大的过渡过程，衰减比 定在4:1~10:1,而随动系统一般衰减比在10:1以上。