过程装备技术及应用考点归纳与总结

2009过程装备控制技术及应用考试要点总结和归纳

1.过程装备的三项基本要求：安全性、经济性和稳定性.

A.安全性:指整个生产过程中确保人身和设备的安全

B.经济性:指在生产同样质量和数量

产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产成本低而效率高C.稳定性:指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力.

2.过程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等.

3.流程工业四大参数：温度、压力、流量、液位（或物位）

4.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

5.控制系统各参量及其作用:1.被控变量y 指需要控制的工艺参数，它是被控对象的输出信

号 2.给定值（或设定值) ys 对应于生产过程中被控变量的期望值3.测量值ym 由检测元件得到的被控变量的实际值 4.操纵变量（或控制变量）m 受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，它是调节阀的输出信号5.干扰（或外界扰动）f 引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素 6.偏差信号e 在理论上应该是被控变量的实际值与给定值之差7.控制信号u 控制器将偏差按一定规律计算得到的量。

6.控制系统的分类：（1）按给定值a定值控制系统；b随动控制系统；c程序控制系统（2）

按输出信号的影响a闭环控制；b开环控制（3）按系统克服干扰的方式a反馈控制系统；b前馈控制系统；c前馈-反馈控制系统

7.控制系统过度过程定义：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器

开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内，然而这一回复并不是瞬间完成的，而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。

8.阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点：（1）发散振荡过程：这是一种不稳定的

过渡过程，因此要尽量避免（2）等幅振荡过程：被控变量在某稳定值附近振荡，而振荡幅度恒定不变，这意味着系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下来，一般不采用（3）衰减振荡过程：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期就稳定下来，这是一种稳定的过渡过程（4）非振荡的过渡过程：是一个稳定的过渡过程，但与衰减振荡相比，其回复到平衡状态的速度慢，时间长，一般不采用。

9.评价控制系统的性能指标：（1）以阶跃响应曲线形式表示的质量指标: A.最大偏差A（或

超调量σ）B.衰减比n C. 过渡时间ts D.余差e E.振荡周期T （2）偏差积分性能指标: A.平方误差积分指标（ISE）B.时间乘平方误差积分指标（ITSE）C.绝对误差积分指标（IAE）D.时间乘绝对误差积分指标（ITAE）

10.被控对象特性的定义：就是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，速度等）。

11.连续生产过程所遵守的两个最基本的关系：物料平衡和能量平衡。即静态条件下，单位

时间流入对象的物料（或能量）等于从系统中流出的物料（或能量）；动态条件下，单位时间流入对象的物料（或能量）与从系统中流出的物料（或能量）之差等于系统内物料（或能量）存储量的变化率。

12.有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别：A.自衡特性有利于控制，在某些情况下，

使用简单的控制系统就能得到良好的控制质量，甚至有时可以不用设置控制系统。B.无自衡特性被控对象在受到扰动作用后不能重新恢复平衡，因此控制要求较高。对这类被控对象除必须施加控制外，还常常设有自动报警系统。

13.一阶被控对象：它是一个一阶常系数微分方程，具有该特性的被控对象叫一阶被控对象.

14.描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响：（1）放大系数K 对控制通道，K

值大，控制灵敏，但被控变量不易控制，系统不稳定；对干扰通道，K值越小，相同干扰产生的作用越小，利于控制。（2）时间常数T 不同通道,时间常数对系统的影响：对控制通道，若时间常数T大，则被控变量的变化比较缓和，一般来讲，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，则被控变量的速度变化快，不易控制。因此，时间常数太大或太小，对过程控制都不利；对干扰通道，时间常数大有明显的好处，使干扰对系统的影响变得比较缓和，被控变量的变化平稳，对象容易控制。（3）滞后时间不同通道、不同滞后对控制性能的影响：对控制通道，滞后的存在不利于控制；对于干扰通道，作用不一，纯滞后是只是推迟了干扰作用的时间，因此对控制质量没有影响；容量滞后则可以缓和干扰对被控对象的影响，因而对控制系统是有利的。15.单回路控制系统参数选择的原则：（1）被控变量的选择基本原则；被控变量信号最好是

能够直接测量获得，并且测量和变送环节的滞后也要比较小。若被控变量信号无法直接获取，可选择与之有单值函数关系的间接参数作为被控变量。被控变量必须是独立变量。

变量的数目一般可以用物理化学中的相律关系来确定。被控变量必须考虑工艺合理性，以及目前仪表的现状能否满足要求。（2）操纵变量的选择；使被控对象控制通道的放大系数较大，时间常数较小，纯滞后时间越小越好；使被控对象干扰通道的放大系数尽可能小，时间常数越大越好。（3）检测变送环节：检测变送环节在控制系统中起着获取信息和传送信息的作用。①减小纯滞后的方法，正确选择安装检测点位置，使检测元件不要安装在死角或容易结焦的地方。当纯滞后时间太大时，就必须考虑使用复杂控制方案。

②克服测量滞后的方法，一是对测量元件时间常数进行限定。尽量选用快速测量元件，

以测量元件的时间常数为被控对象的时间常数的十分之一以下为宜；二是在测量元件后引入微分环节，达到超前补偿。在调节器中加入微分控制作用，使调节器在偏差产生的初期，根据偏差的变化趋势发出相应的控制信号。③减小信号传递滞后的方法，尽量缩短气压信号管线长度，一般不超过300m；较长距离的传输尽量转换成电信号；在气压管线上加气动继电器，以增大输出功率；按实际情况尽量采用基地式仪表等。

16.基本调节规律：A.断续调节：位式；B.连续调节：比例、积分、微分。

17.PID调节器的参数整定：整定内容；调节器的比例度δ，积分时间T1和微分时间TD。整

定方法；①经验试凑法，②临界比例度法，③衰减曲线法。

18.复杂控制系统的分类：①为提高响应曲线的性能指标而开发的控制系统；②为某些特殊

目的而开发的控制系统。

19.串级控制系统的工作原理：串级控制系统由两套检测变送器，两个调节器，两个被控对

象和一个调节阀组成，其中两个调节器串联起来工作，前一个调节器的输出作为后一个调节器的给定值，后一个调节器的输出才送往调节阀。串级控制系统与简单控制系统有一个显著的区别，它在结构上形成了两个闭环，一个闭环在里面，成为副环或副回路，在控制过程中起着“初调”的作用，一个闭环在外面，称为主环或主回路，用来完成“细调”任务，以保证被控变量满足工艺要求。

20.串级控制系统的工作特点：①能迅速克服进入副回路的干扰②能改善被控变量的特性，

提高系统克服干扰的能力③主回路对副对象具有“鲁棒性”，提高了系统的控制精度。

21.串级控制系统的适用对象：凡是可以利用上述特点之一来提高系统的控制品质的场合，

都可以采用串级控制系统，特别是在被控对象的容量滞后大，干扰强，要求高的场合，采用串级控制可以获得明显的效果。

22.主副回路的选择依据：让主要干扰位于副回路。

23.前馈控制相较于反馈控制的特点：在反馈控制中，信号的传递形成了一个闭环系统，而

在前馈控制中，则只有一个开环系统，闭环系统存在一个稳定性的问题，调节器参数的整定首先要考虑这个稳定性问题，但是，对于开环控制系统来讲，这个稳定性问题是不