过程装备技术及应用考点归纳与总结
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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