第二章 第6节 选择性控制系统
基于多变量开关型选择性控制系统的设计编程及应用
靠 运行 。不 同对 象 的温 度 参 数 之 间存 在 关 联 ， 实
施 控 制时相 互影 响 与制 约 。笔 者介 绍 的控 制 系统 及 Ｄ Ｃ Ｓ系 统 编 程 ， 成 功 实 现 了需 多 变 量 控 制 的
升、 恒 温 生 产 过程 控 制要 求 ， 该 控 制 系统 自 ２ ０ １ １ 年投 入运 行 以来 ， 控制 过程 及工 艺参 数控 制 ， 均满
物料 温度 同 时受 控 ， 其 中物 料 加 热 升 温 至规 定 范 围， 并 控 制物料 温度 在 规 定 值 范 围 内进 行 物 料 液
化， 持续 至规 定 时 间 ， 使 物 料 完 全 化 。 同时 ， 容
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ３ ． ２ ２ （ 修改稿 ）
２ ． １ 控 制策 略确 定 依 据工 艺过 程 ， 在 物料 加热 液化 过程 中 ， 物 料
温度通 过调 节 加 热 器 加 热功 率 对 其 定 值 控 制 ， 为
保证 相关 设备 安 全 ， 防止 物 料 局 部温 度 过 高 造 成
节蒸 汽压 力控 制温 度参 数 ； 而 采 用压 热罐 装置 ， 以
足工 艺 生产需 要 ， 系统 运行 良好 ． １ 工艺过 程简 介
端部 表 面与加 热体 表 面温度 参数 作为 限值 控 制变
量， 进行 开关 量 控 制 ； 同时 ， 物 料 温度 参 数 又作 为
限值 变量 ， 也 实施 开 关量控 制 。
２ ． ２ 控 制 系统设 计
装 料容 器置 于压 热罐 内 ， 罐 门闭合 ， 罐体 呈 密 闭状 态 ， 压 热 罐 内腔 后 端 处 设 置 加 热 器 和 风 扇 。 生产投 运 时 ， 罐 门呈 完全 闭合 、 风 扇置运 转状 态 才 可执行 加热 液 化 过 程 。在 加 热 液 化 过 程 中 ， 加 热
自动控制原理第二章复习总结（第二版）
⾃动控制原理第⼆章复习总结（第⼆版）第⼆章过程装备控制基础本章内容：简单过程控制系统的设计复杂控制系统的结构、特点及应⽤。
第⼀节被控对象的特性⼀、被控对象的数学描述（⼀）单容液位对象1．有⾃衡特性的单容对象2．⽆⾃衡特性的单容对象（⼆）双容液位对象1．典型结构：双容⽔槽如图2-5所⽰。
图2-5 双容液位对象图2-6 ⼆阶对象特性曲线2．平衡关系：⽔槽1的动态平衡关系为：3．⼆阶被控对象：1222122221)(Q K h dt dh T T dt h d T T ?=+++式（2-18）就是描述图2-5所⽰双容⽔槽被控对象的⼆阶微分⽅程式。
称⼆阶被控对象。
⼆、被控对象的特性参数（⼀）放⼤系数K（⼜称静态增益）（⼆）时间常数T（三）滞后时间τ（1）．传递滞后τ0（或纯滞后）：（2）．容量滞后τc可知τ=τ0+τc。
三、对象特性的实验测定对象特性的求取⽅法通常有两种：1．数学⽅法2．实验测定法（⼀）响应曲线法：（⼆）脉冲响应法第⼆节单回路控制系统定义：（⼜称简单控制系统），是指由⼀个被控对象、⼀个检测元件及变送器、⼀个调节器和⼀个执⾏器所构成的闭合系统。
⼀、单回路控制系统的设计设计步骤：1．了解被控对象2．了解被控对象的动静态特性及⼯艺过程、设备等3．确定控制⽅案4．整定调节器的参数（⼀）被控变量的选择（⼆）操纵变量的选择（三）检测变送环节的影响（四）执⾏器的影响⼆、调节器的调节规律1．概念调节器的输出信号随输⼊信号变化的规律。
2．类型位式、⽐例、积分、微分。
（⼀）位式调节规律1．双位调节2．具有中间区的双位调节3．其他三位或更多位的调节。
（⼆）⽐例调节规律（P ）1．⽐例放⼤倍数（K ）2．⽐例度δ3．⽐例度对过渡过程的影响（如图2-24所⽰）4．调节作⽤⽐例调节能较为迅速地克服⼲扰的影响，使系统很快地稳定下来。
通常适⽤于⼲扰少扰动幅度⼩、符合变化不⼤、滞后较⼩或者控制精度要求不⾼的场合。
（三）⽐例积分调节规律（PI ）1．积分调节规律（I ）（1）概念：调节器输出信号的变化量与输⼊偏差的积分成正⽐==?t I t I dt t e T dt t e K t u 00)(1)()(式中：K I 为积分速度，T I 为积分时间。
DCS控制系统基础知识
2013年12月
内容提要
第一章 DCS控制系统 • DCS控制系统简述 • DCS控制系统的发展史 • CENTUM-CS3000控制系统的构成及字母代号 • DCS控制系统的特点
第二章 简单控制系统 • 概述 • 简单控制系统的几大参数 • 三种控制器的比较
内容提要
第三章 复杂控制系统
第二节 串级控制系统
串级控制系统-----两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调 节器的给定值的系统。
串级控制系统的结构和方框图
第四节 串级控制系统
例：联合尾气焚烧炉炉温控制
第二节 串级控制系统
串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设 定，后一个调节器的输出送往调节阀。 前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标； 后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量 而引入的辅助变量。 整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副 过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。 一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。 二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。
LO
下限报警
LL
下下限报警
DV-
负偏差报警(PV-SV<DL)
DV+
正偏差报警(PV-SV>DL)
字母代号
续表
意义
NR ANS+(ON) ANS-(OFF) PERR CAL IOP+ VEL+ VEL-
2024年高中生物新教材同步选择性必修第一册 第2章 第4节 神经系统的分级调节含答案
2024年高中生物新教材同步选择性必修第一册第2章第4节神经系统的分级调节含答案第4节神经系统的分级调节[学习目标] 1.举例说明大脑对躯体运动及内脏活动的分级调节。
2.比较大脑对躯体运动调节与对内脏活动调节的特点。
一、神经系统对躯体运动的分级调节1．大脑皮层(1)结构：主要由神经元胞体及其树突构成的薄层结构。
(2)特点：有丰富的沟回(沟即为凹陷部分，回为隆起部分)，这增加了大脑的表面积。
(3)控制途径：大脑通过脑干与脊髓相连，大脑发出的指令，可以通过脑干传到脊髓。
2．大脑皮层与躯体运动的关系(1)躯体各部分的运动机能在皮层的第一运动区内都有它的代表区①刺激大脑皮层中央前回的顶部，可以引起下肢的运动。
②刺激大脑皮层中央前回的下部，会引起头部器官的运动。
③刺激大脑皮层中央前回的其他部位，会引起其他相应器官的运动。
(2)特点：皮层代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的。
3．大脑对躯体运动的分级调节(1)分级调节示意图(2)分级调节的意义：机体的运动在大脑皮层以及其他中枢的分级调节下，变得更加有条不紊与精准。
判断正误(1)大脑皮层由神经元胞体和轴突构成()(2)大脑皮层运动机能代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的()(3)脊髓是机体运动的低级中枢，脑干是最高级中枢()答案(1)×(2)√(3)×任务一：大脑皮层与躯体运动的关系1．下图是大脑皮层第一运动区与躯体各部分关系示意图，请据图回答：(1)躯体各部分的运动调控在大脑皮层有没有对应的区域？如果有，它们的位置关系有什么特点？提示有。
特点：皮层代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的，但头部是正的。
(2)请据图分析，皮层代表区对躯体运动支配的特点是：左右交叉支配(头面部多为双侧支配)。
(3)大脑皮层运动代表区范围的大小，是与躯体中相应部位的大小相关，还是与躯体运动的精细程度相关？提示大脑皮层运动代表区范围的大小取决于躯体运动的精细程度。
第6章-串级控制系统讲解全文编辑修改
D1
烧成带 θ1
副测量变送器
主测量变送器 根据副控制器的“反”作用，其输出将减小，“气开”式的控制阀门将 被关小，燃料流量将被调节回稳定状态时的大小。
6.1 串级控制系统的基本概念
串级控制系统的工作过程
(2)只存在一次干扰
θ1r
主控制器
副控制器 调节阀
D2 燃烧室 θ2
隔焰板
D1
烧成带 θ1
副测量变送器
主参数设定
－
主调 节器
－
副调 节器
调节 阀
二次扰动
副对象
一次扰动 主参数
主对象
副变送器
副参数
定值控 制系统
主变送器
主回路
图6-6 串级控制系统标准方框图
1) 在结构上，串级控制系统由两个闭环组成．副回路 起“粗调”作用，主回路起“细调”作用。
2) 每个闭环都有各自的调节对象，调节器和变送器 3) 调节阀由副调节器直接控制
－
－
Gm2(s)
Y2(s)
Gm1(s)
y2,sp
＋ －
Gc2 ym2
Gv Gm2
＋ ＋
GGpo22
D2 y2
D2(s)
1 + Gc G 2Gv op22Gm2
y2,sp
Gc2GvGGop2
1 + Gc G 2Gv op22Gm2
＋ D2' (s)
＋
y2(s)
Go2’(s)
6.2 串级控制系统的分析
6.2 串级控制系统的分析
串级控制特点总结：
1) 在系统结构上, 它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环 控制系统。其中主回路是定值控制，副回路是随动控制；
危险化学品题库十四
1、本质安全线路和非本质安全线路可共用一根电缆,合穿一根保护管。
正确答案：错2、调节阀密封填料函孔径和阀杆直径的比值d0/d1影响径向压力的方向。
正确答案：错3、角行程电动执行机构的输出轴输出角位移,转动角度小于360°,通常用来推动蝶阀、球阀、偏心旋转阀等转角式的调节机构,正常的角位移为90°转角正确答案：对4、泄漏量是指在规定的试验条件下和阀门关闭情况下,流过阀门的流体流量,这里所指的试验条件包括执行机构有足够的推力,阀座和阀芯能够压紧,阀门前、后有一定压差,在室温下进行。
正确答案：对5、波纹管密封型是4种上阀盖形式之一,适用于有毒性、易挥发和贵重流体的场合。
正确答案：对6、石墨填料在使用时比四氟乙烯填料回差大。
正确答案：对7、联锁系统用的电磁阀往往在常通电状态下工作,这是从确保安全可靠的角度考虑的。
正确答案：对8、调节阀的气开、气关与其正作用、反作用一致。
正确答案：错9、直通双座调节阀有一个阀芯和两个阀座。
正确答案：错10、调节阀的理想可调比取决于阀芯形状、实际可调比取决于阀芯形状和配管状态。
正确答案：对11、气开阀无信号时,阀处于全开位置,气关阀则处于全关位置。
正确答案：错12、如果一个系统能够有效克服阶跃干扰,那么对于其它干扰也能有效克服。
正确答案：对13、联锁保护系统用于工况达到危险状态时防止事故的发生和扩大,它属于闭环控制系统。
正确答案：错14、分程控制中,必须在50%处进行分程。
正确答案：错15、均匀控制系统的特点是使两个互相联系的变量能够缓慢地变化。
正确答案：错16、自动控制系统包括测量元件与变送器、控制器、执行器三个组成部分。
正确答案：错17、按照被控变量的类型将控制系统分为定值控制系统.随动控制系统和程序控制系统。
正确答案：对18、自动控制系统的负反馈是指经过测量与变送环节的反馈信号的值小于零。
正确答案：错19、在串级控制系统中,主控制器的正反作用与主对象和调节阀的气开气关形式有关。
常见的复杂控制系统
串级控制系统主、副被控变量的选择 选择原则如下： 根据工艺过程的控制要求选择主被控变量；主被控 变量应反映工艺指标。 副被控变量应包含主要扰动，并应包含尽可能多的 扰动。 主、副回路的时间常数和时滞应错开，即工作频率 错开，以防止共振现象发生。 主、副被控变量之间应有一一对应关系。 主被控变量的选择应使主对象有较大的增益和足够 的灵敏度。 应考虑经济性和工艺的合理性。
采用外部积分的防饱和积分系统
y
x1
yep
G2
K
T | |
G1
K
T | |
2-6（a）采用外部积分的防饱和积分系统
yep
1
K2
2
1 TI 2 s
3
G1外部积分的防饱和环节的主环开环系统方框图
最终得到输入节点e1与输出节点x1之间的传递函 数： K 1 G (s)W (s) K G (s)W (s) K G (s)W (s)(1 1 )
=
1-
2 T1 x串 g
+ T 2 + K T 2K Z K f K m 2K 2T 1 1 g T 1T 2 2x串
w单 =
1-
1 2 T1 + T 2 x单 g g T 1T 2 2x单
假定串级控制系统和单回路控制以同样的衰减率工作，即令
x串 = x单
T 1 + T 2 + K T 2K Z K f K m 2K 2T 1 w串 = = w单 T1 + T 2 K T 2K Z K f K m 2K 2T 1 = 1+ T1 + T 2 1+ T1 (1 + K T 2K Z K f K m 2K 2 ) T2 T 1+ 1 T2
第6章 选择性控制系统
第六章选择性控制系统6.1 概述所有控制系统可分为三类：物料平衡（或能量平衡）控制，质量控制和极限控制。
选择性控制属于极限控制一类。
它的特点是：在正常工况下，该参数不会超限，所以也不考虑对它进行直接控制；而在非常工况下，该参数会达到极限值，这时又要求采取强有力的控制手段，避免超限。
选择性控制系统又叫取代控制，也称超驰控制。
生产保护性措施的分类：硬保护和软保护1.硬保护参数达到第一极限时报警→设法排除故障→若没有及时排除故障，参数值会达到更严重的第二极限，经连锁装置动作，自动停车。
达到保护生产的目的。
2.软保护参数达到第一极限时报警→设法排除故障→在这同时，改变操作方式，按使该参数脱离极限值为主要控制目标进行控制，以防该参数进一步超限。
这种操作方式一般会使原有的控制质量降低，但能维持生产的继续运转，避免了停车。
当生产操作趋向极限条件时，用于控制不安全情况的控制系统将取代正常情况下工作的控制方案，直到生产操作重新回到安全范围时，正常情况下的控制方案又恢复对生产过程的正常控制。
要构成选择性控制，生产操作必须有一定选择性逻辑关系。
而选择性控制的实现则需要具有选择功能的自动选择器(高值选择器和低值选择器)或有关切换装置来完成。
6.2选择性控制系统的类型及应用6.2.1 开关型选择性控制系统定义：一般设有A、B两个可供选择的变量。
其中A是工艺操作的主要指标；另一个变量B，工艺上对它只有一个限值要求。
当B工作在限值以内时，生产过程按变量A进行连续控制，当B达到或超过限值时，选择控制系统将通过专门的装置切断A的输出，而控制阀迅速关闭或打开，直到B回到限值内，系统才重新恢复到按变量A进行连续控制。
开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护。
目的：在乙烯分离过程中，裂解气经五段压缩后其温度已达到88℃。
为了进行低温分离，必须将它的温度降下来。
为此，工艺上采用了液丙烯低温下蒸发吸热原理，用它与裂解气换热，达到降低裂解气温度的目的。
DCS控制系统基础知识
DCS大致经历了四个发展阶段，相应地有四代的基本结构: 第一阶段(初创期)，1975年一1980年
第二节 DCS控制系统发展史
第二阶段〔成熟期)，1980年一1985年
第二节 DCS控制系统发展史
第三阶段(扩展期)，1985年一2000年 DCS向计算机网络控制扩展，将过程控制、监督控制和管理调度进一步结合起来，并且加强断续系统功能，采用专家系统，制造自动化协议MAP(Manufactur Automation Protocol)标准，以及硬件上诸多新技术。这一代的典型产品中，有的是在原有基础上扩展，如美国Honeywell公司扩展后的TDCS 3000，横河电机的CENTUM-XL和UX[，美国西屋公司的WDPF II等，也有的是新发展的系统，如Foxboro公司的I/A Series等。这一代产品的进一步发展就是计算机集成制造(生产)系统
第六节 选择控制系统
第七节 三冲量控制系统
图 三冲量控制系统
该系统除了液位、蒸汽流量信号外,再增加一个给水流量的信号。它有助于及时克服由于供水压力波动而引起的汽包液位的变化。
控制器 对于生产装置的温度、压力、流量、液位等工艺变量常常要求维持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求。PID控制器是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。不同的控制规律适用于不同的生产过程，必须合理选择相应的控制规律，否则PID控制器将达不到预期的控制效果。 控制器有三种：比例控制器、比例积分控制器、比例积分微分控制器
根据根据系统的结构和所担负的任务
复杂控制系统
串级控制系统
均匀控制系统
比值控制系统
分程控制系统
陕汽德龙X3000维修手册--第二章+++潍柴WP系列发动机维修资料（2）
第二章发动机第六节国Ⅳ发动机SCR后处理系统一、概述根据直喷式柴油机NOx和PM的生成机理，因此可以采用这种方法减少排气污染，首先尽量使燃烧过程优化，使PM(碳烟)排放和燃油消耗率达最低，由此导致的NOx升高，再用还原能力特强的SCR系统来解决，尿素(Urea)消耗成本用低油耗的节约来补偿，从而实现高经济性、低排放的目的。
NOx和PM的是双曲线的关系，也就是说trade-off的关系，要达到NOx和PM的最佳排放点，除了燃烧模型要有合理的设计外，主要还要精确控制发动机的空燃比及着火时间，通俗点讲，氧气含量增加，燃烧室温度越高，就会增加NOx排放，降低PM；相反，氧气含量下降，燃烧室燃烧温度降低，NOx的含量就会降下来，同时颗粒物的含量就会上升。
SCR（Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原）是实现国Ⅳ/Ⅴ最快捷的途径，也是实现国Ⅵ的必要手段。
同时，采用SCR技术的发动机可以更有效的降低NOx的排放，并且有明显的节能特点。
Selective –只处理发动机排气中的特定成分Catalytic –需要催化剂参与化学反应。
催化剂需要发动机排气的加热Reduction –化学反应的结果，减少了发动机排气中的特定成分，使排放达到法规的要求选择性催化还原技术是一种将排气中的氮氧化物脱除的方法, 是当前世界上脱氮工艺的主流。
选择性催化还原法是利用氨（NH3）对NOx还原功能，在200℃~400℃的条件下，利用催化剂作用将NOx还原为对大气没有影响的N2和水。
“选择性”的意思是指氨有选择的进行还原反应，在这里只选择NOx还原。
选择性催化还原系统(SCR系统)，其作用是先通过优化燃，再使用选择性催化还原SCR来降低因燃烧优化而产生的NOx排放，欧洲普遍采用该系统。
其化学反应原理是采用尿素水溶液作为还原剂，尿素在高温下分解成成NH3和CO2，产生的NH3作为还原剂，将废气中的NOx还原成N2的过程。
第六章选择性控制
信号器的信号关系是：
当液位低于75％时，输出p2＝０； 当液位达到75％时，p2＝0.1MPa。
切换器的信号关系是：
当p2＝０时，py＝px； 当p2＝0.1MPa时，py＝０。
图6-3 开关型选择性控制系统
2.连续型选择性控制系统
特点 当取代作用发生后，控制阀不是立即全
开或全关，而是在阀门原来的开度基础 上继续进行连续控制。
注意图6-1 丙烯冷却器的两种控制方案
大烯图热幅所当了和面6度淹裂一-一方积1地 没解个个（案的被 ，气带连a（方打 而温）上接b法开 裂度所）限于来。 解过示是接温达当气高的点在度到冷出或方的方控控却口负案液案制制器温荷位实（温器中度量变际a度T的仍过）送C上的列然大的与器是目管降时基执（通的全不，础行或过。部 到控上器报改为 希制增之警变液 望阀器加间换态 的将）丙 温要 度时的，电就磁不三能通再阀一。味地使控制阀开度继续增加了。
第六章 选择性控制
第6章
选择性控制系统
6.1 概述 6.2 选择性控制系统的类型及应用 6.3 选择性控制系统的设计 6.4 积分饱和及其预防措施
6.1 基本概念
在某些大型工艺生产过程中，除了要 求控制系统在生产处于正常运行情况下， 能够克服外界干扰，维持生产的平稳运行 外，当生产操作达到安全极限时，控制系 统应有一种应变能力，能采取相应的保护 措施，促使生产操作离开安全极限，返回 到正常情况。
产生积分饱和的条件
其一是控制器具有积分作用； 其二是控制器处于开环工作状态，其输出没
有被送往执行器； 其三是控制器的输入偏差信号长期存在。
当控制器处于积分饱和状态时，它的输出将 达到最大或最小的极限值，该极限值已超出控 制阀的有效输入信号范围。
人教版高中物理选择性必修第1册 第二章 第6节 受迫振动 共振
《墨子》中记载了战国时墨家运用 共振侦查敌情的事情：命令陶器匠烧制 坛子，大小能够容纳四十斗以上，用薄 牛皮裹紧坛口，放入井中，派听觉灵敏 的人伏在坛口听地上传来的声音。
我国古代在乐器上装上共鸣箱，将声音 放大，如战国时期流行的秦筝、其共振箱 是木制的长方形，上面张弦，“木声丝生 均其所自出”
1980年6月30日上午，澳大利亚新南 威尔士州北部西·罗克斯附近，就发生 过成群的巨头鲸冲上海滩的现象。人们 为保护这些珍贵动物，费尽九牛二虎之 力，企图把它们拖回海去。可这一切努 力都枉费心机，被拖回海里的鲸鱼，又 固执地冲回海滩。鲸鱼干燥的皮肤上出 现了血泡，鲜血不断从破裂处流出。多 数鲸鱼窒息而死。对这一系列奇怪的现 象，人们进行了各种各样的分析，最后 发现，原来罪魁祸首是次声波。
第6节动是振幅保持不变，称为等幅振动。然而现实中的物体振动因受 到空气阻力、摩擦力的作用，如果没有外加动力，振幅将逐渐减小，称为阻 尼振动。
如何让秋千持续振动？ 对系统施加周期性的外力，补充因阻力而损耗的机械能，这 个外力称为驱动力
受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
实验
其中一个小球，其他小球也会受到周期性 的驱动力而摆动，观察小球摆动的幅度和 频率，试解析现象。并说说受迫振动中的 能量关系。
摆长相同的小球具有相同的固有周期，驱 动小球以自己的固有周期施加动力时，固 有频率相同的小球会发生共振，振幅达到 最大。这个过程中能量传递到其他小球。
共振的应用与防止
共振的应用
小结
1、阻尼振动：振幅越来越小的振动 2、受迫振动：系统在外界驱动力作用下的振动
3、系统做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频 率，跟系统的固有频率无关 4、驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，受迫振动的 振幅增大，这种现象叫做共振。
过程控制考试复习资料(1)
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。
过程控制与自动化仪表PPT讲解
过程控制与自动化仪表
32
采用阶跃干扰的优点： 这种形式的干扰比较突然、 危险，且对被控变量的影响 也最大。如果一个控制系统 能够有效地克服这种类型的 干扰，那么一定能很好地克 服比较缓和的干扰。 这种干扰的形式简单，容易 实现，便于分析、实验和计 算。
过程控制与自动化仪表
29
动态——被控变量随时间变化的不平衡状态 。
从干扰作用破坏静态平衡，经过控制，直到系统 重新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环 节和信号都处于变动状态之中，这种状态叫做动态。
结论：在自动化工作中，了解系统的静态是必要的，但是了 解系统的动态更为重要。因为在生产过程中，干扰是客观存 在的，是不可避免的，就需要通过自动化装置不断地施加控 制作用去对抗或抵消干扰作用的影响，从而使被控变量保持 在工艺生产所要求控制的技术指标上。
过程控制与自动化仪表
25
第三节 自动控制系统的分类
几种分类方法
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、比例积分微分等控制系统； 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。
等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产 过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、 温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组成 部分。
作用----在现代工业生产过程自动化中，过程控制
技术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效 益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护
DCS控制系统基础知识
前馈 选择 控制 控制 系统 系统
三冲量 控制系
统
第二节 串级控制系统
串级控制系统-----两只调节器串联起来工作，其中一个调节 器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。
串级控制系统的结构和方框图
第四节 串级控制系统
例：联合尾气焚烧炉炉温控制
第二节 串级控制系统
串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输 出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。 前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参 数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的 变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。 整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、 副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、 副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。 一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。 二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。
DCS组成结构
一台用于组态过程控制软 件，诊断、监视过程控制站运 行情况，供DCS工程师开发、 测试、维护DCS系统使用的计 算机。
第三节 CENTUM-CS控制系统的构成字母代号
集散型控制系统的体系结构
操作站、工程师站和上 位计算机构成集中管理部分； 现场监测站、现场控制站构 成分散控制部分；通信网络 是连接集散系统各部分的纽 带，是实现集中管理、分散 控制的关键。
比例积 分控制 器
积分作用使控制器输出与偏差的积分 调节通道滞后较小、负
成比例, 过渡过程结束时无余差。但使 荷变化不大、工艺参数
稳定性降低。
不允许有余差的系统。
第二章 第6节 选择性控制系统
此时废品燃料阀开度由u(1+K)来控制，而补充燃料阀全关 当废品燃料不足时: PC输出< u(1+K) ，LS选通PC 输出 uw=umax﹤u(1+K) us=u(1+1/K)-uw (1／K )=[u(1+K)-uw] (1／K)﹥0 此时废品燃料阀开度由umax来控制，而补充燃料阀也打 开，开度由[u(1+K)-uw] (1／K)来控制。 u(1+K) 代表所需要的总的热流量，其中K表示补充燃料 与废品燃料的最大热流量之比 即
主动量不足时，从动量会随之而变，反之则不行，引入超驰 控制系统 例：如图2-39所示系统 例： 3种物料A、B、C,A为主动量，主动量A不再是来自FC1,而 是来自LS的输出
FC1 LS VPC
VPC是阀位控制器， 其设定值对应一个较大的阀位（如 95%）
（1） B或C有一个供应不足→经过HS→送给VPC, VPC反作用 →VPC输出下降→LS选通VPC来控制A物料的流量 （2） 正常情况下， 则LS选通FC1,仍是定值控制 （3） 积分外反馈，以LS的输出作为外反馈信号
5：高压蒸汽的压力控制：选择性 控制方案：选择性控制的应用
两个调节器， 正常工作时：A调节器工作，155阀全关，通过调速 阀调节PT155 异常时：B调节器工作，155阀先打开到30％开度， 然后按照PID规律控制，
5：高压蒸汽的压力控制：选择性 控制方案：选择性控制的应用
155阀为气关阀;调速阀为气关阀 ； A调节器为反作 用
（2）控制方案 调节阀选气开阀；TC选正作用；LC选反作用；选择器 性质的选择只与超驰控制器LC有关。液位 ↑，LC输出↓， 要求在选择器中选中，因此是低选器 （3）控制过程 正常情况下，液氨的液位低于极限值，LC的测量值低 于设定值，其输出增加且大于TC的输出，则LS选通TC来控 制， 反之， 选LC来控制
《过程控制系统》课程教学大纲
过程控制系统课程教学大纲（ProcessContro1System）学时数：40学时其中：实验学时：课外学时：学分数：2.5适用专业：电气工程与自动化一、课程的性质、目的和任务《过程控制系统》课程是电气工程与自动化专业的一门专业主干课程，具有很强的实践性。
通过本课程的学习，要使学生在掌握自动控制理论和过程检测与控制仪表等知识的基础上，用工程处理的方法去解决控制系统的分析、设计与研究方面的问题。
二、课程教学的基本要求（一）单回路控制系统特点、适用场合及分析设计方法：（二）深刻理解、牢固掌握各种复杂控制系统的特点、适用场合及分析设计方法；（≡）通过对典型案例的学习，掌握对各典型单元操作静、动态特性的分析方法，和与之相匹配的典型控制方案的设计，了解其发展动态。
本课程总学时为40学时，2.5学分，设置在第七学期。
其中相关实验安排在综合实验中。
三、课程的教学内容、重点和难点第一章单回路控制系统（10学时）一、基本内容本章是过程控制系统课程的基础。
主要有单回路控制系统的方案设计、调节参数整定以及控制系统的投运等内容。
二、基本要求1、了解过程控制系统工程设计概要；2、了解和掌握单回路控制系统方案设计；3、了解和掌握测量变送器选型；4、了解和掌握执行器（调节阀）选型；5、了解和掌握控制器（调节器）控制规律选取；6、了解和掌握单回路控制系统参数整定和系统投运方法。
第二章复杂过程控制系统（16学时）一、基本内容主要介绍为提高控制品质或满足特殊操作要求的过程控制系统及应用中的有关问题。
包括串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、分程控制、选择性、阀位控制和推断控制等系统结构及分析。
二、基本要求1、了解和掌握串级控制系统；2、了解和掌握比值控制系统；3、了解和掌握均匀控制系统；4、了解和掌握前馈控制系统；5、了解和掌握分程控制系统；6、了解和掌握选择性控制系统；7、了解和掌握阀位控制方案；8、了解和掌握推断控制系统。
第三章流体传送设备的控制（2学时）一、基本内容流体传送设备（泵及压缩机）及其运行特点，控制方案及特殊控制方案。
过程控制与自动化仪表
过程控制与自动化仪表
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小结
自动控制系统应是具有被控变量负反馈的闭环 系统。
与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本 质的区别，就在于自动控制系统有负反馈，开 环系统中，被控（工艺）变量是不反馈到输入 端的。
举例 化肥厂的造气自动机就是典型的开环系统的例子
操纵指令
操纵作用
工艺参数
自动操纵装置
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第三节 自动控制系统的分类
几种分类方法 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、比例积分微分等控制系统； 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。
决于作用于系统的干扰形式。其次…
在生产中，出现的干扰是没有固定形式的， 且多半属于随机性质。在分析和设计控制 系统时，为了安全和方便，常选择一些定 型的干扰形式，其中常用的是阶跃干扰。
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采用阶跃干扰的优点：
这种形式的干扰比较突然、 危险，且对被控变量的影响 也最大。如果一个控制系统 能够有效地克服这种类型的 干扰，那么一定能很好地克 服比较缓和的干扰。
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(中国)特点6 相关企业污染严重
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特点7：工业4.0
过程控制7
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王宇雷，男，1985年生，吉林大学，通信工程学院控制理论与控制工程 系讲师。2004/09-2008/06，南开大学学士；2008/09-2013/10，哈尔滨工 业大学，航天学院控制科学与工程专业，博士。2010年至2012年在德国 杜伊斯堡埃森大学AKS研究中心联合培养。自2013年起，在吉林大学从 事汽车仿真与控制等的教学和科研工作。先后发表学术论文20篇，其中 SCI收录5篇，EI收录14篇，核心收录2篇。
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3、采用多种燃料，并使补充燃料量为最小的选择性 控制
即有几种操纵变量的情况，如高低两种价格的燃料，先燃烧低 价格的 ，后燃烧高价格的
FY1：压力校正计算装置 FY2,FY3,：开方器 FY4：加法器， 输入来自FC和LS的输出 废品燃料控制阀的信号Uw来自LS 补充燃料控制阀的信号Us来自FY4 LS： FY4的输入信号 正常情况下： u(1+K) ＜PC输出，LS选通u(1+K), 即PC 的输出实际上对应废品燃料所能提供的最大流量 umax,如供应不足，压力也会偏低 uw=u(1+K); us=u(1+1/K)-uw(1／K)=0
2、控制器类型的确定
正常控制器的控制规律选择同简单控制系统 超驰控制器的要选择小比例度的P或PI
3、防积分饱和
当选择器在两个控制器之间切换，如两个控制器采用PI 控制，那么当一个控制器被另一个控制器切换后，它的偏 差依然存在，经过一段时间后，就可能发生积分饱和， 即控制器的输出达到深度饱合 ，就会操作不及时，而且 不能及时切换
2、参数整定
主控制器：同一般的单回路控制器 副控制器：采用大比例度和长积分时间
3、图2-47 所示不同方案下的过渡过程曲线
（2）控制方案 调节阀选气开阀；TC选正作用；LC选反作用；选择器 性质的选择只与超驰控制器LC有关。液位 ↑，LC输出↓， 要求在选择器中选中，因此是低选器 （3）控制过程 正常情况下，液氨的液位低于极限值，LC的测量值低 于设定值，其输出增加且大于TC的输出，则LS选通TC来控 制， 反之， 选LC来控制
主动量不足时，从动量会随之而变，反之则不行，引入超驰 控制系统 例：如图2-39所示系统 例： 3种物料A、B、C,A为主动量，主动量A不再是来自FC1,而 是来自LS的输出
FC1 LS VPC
VPC是阀位控制器， 其设定值对应一个较大的阀位（如 95%）
（1） B或C有一个供应不足→经过HS→送给VPC, VPC反作用 →VPC输出下降→LS选通VPC来控制A物料的流量 （2） 正常情况下， 则LS选通FC1,仍是定值控制 （3） 积分外反馈，以LS的输出作为外反馈信号
那么若e2=0 ,且系统处于较平稳的情况，则上式为：u2=u1 从而实现了跟踪，一旦偏差e2反向，控制器2的输出信号立 即 会被选上。 不仅实现了防积分饱和还实现了信号跟踪。
四、系统示例
1、具有逻辑规律的比值控制
不仅使两个物料的比值一定，而且通过选择器使得两个流 量的提降先后满足一定的逻辑关系。 例：转化炉的蒸汽/天然气流量比值控制系统 例： 在提量时，应先提蒸汽量，后提天然气流量；在降量时， 先 降天然气流量， 后降蒸汽流量。如图2-38所示 FY1与FY2，开方器；FY3,比值器；FY4,高选器；FY5,低选器 SP，负荷的设定值 SP↑时： FY4选通SP，蒸汽量先提 FY5选通FY1的输出即蒸汽流量作为FC2的设定值，天然 气随蒸汽量逐渐增大
TT1 HS TT2 TT3 LS LS HS
图2-5-4：中间值的选取
3、利用选择器实现非线性控制规律
如图2-36（a）所示
三、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ程设计和实施时的几个问题
1、选择器的类型的确定及设计
（1）首先根据工艺要求确定控制阀的气开/气关形式 （2）根据对象特点及控制阀的气开/气关来确定控制器的正反 作用 （3）确定选择器类型（HS或LS），由对象特点及工艺要求决 定
（1）工艺流程： 氨冷器是一个换热设备，它利用液氨汽化需吸收大量热量来 冷却流经管内的物料，工艺要求被冷却物料的出口温度保持 恒定，所以选择出口温度为受控变量，液氨流量为操纵变 量，构成单回路控制系统，这是正常工况下的控制系统。 这个方案实质是采用改变传热面积来控制温度的，为防止液 氨的液位过高，而导致进入后续工序中的氨气带有液态氨， 在原温度控制系统基础上还要增加一个防液位超限的控制系 统。
5：高压蒸汽的压力控制：选择性 系统实现
第七节 阀位控制系统
一、基本原理
在生产中有时多个操作变量均能影响同一个受控变量。有的 操纵变量具有良好的动态性能，但是静态性能却是比较差的 因而从提高受控变量品质的角度应采用动态性能好的变量， 但是从稳态优化的角度考虑却是不合适的，为了解决这个矛 盾，可采用阀位控制系统 例1：换热器出口温度控制系统 受控变量：换热器出口温度 受控变量： 操纵变量：旁路流量， 操纵变量： 加热蒸汽量
4、反应器节水系统， 具有选择性控制的分程控制
例：如图2-41所示系统，尽量利用热水槽所供应的循环热水 例： LC2控制：A,B,C三个阀 LC1控制：C，D阀 除氧器液位偏低时：关小B,开大C，再打开A 当凝液储槽液位偏高时：开大C阀，再打开D LY：低选器，尽可能保证C阀处于开启，C阀为气关阀。
积分外反馈 串级系统的主控制器的防积分饱和就是积分外反馈 法，将选择器的输出作为积分外反馈信号
设定1 控制 测量1 器1 LS 控制 器2
设定2 测量2
图2-5-6
当控制器1工作时，其积分反馈信号是其自身的输出 信号；而控制器2的反馈信号来自控制器1， 即是外 部反馈信号，控制器2的输出为：
1 U 2 = K c2 e2 + U1 T2 s + 1
图 2-44
VA VB
ө0
（1）当只考虑旁路流量作为操纵变量时，由于通道动态滞后 小，动态品质好 （2）当采用加热蒸汽作为操纵变量时， 通道时间常数大，控 制不及时，动态品质差 （3）当只考虑动态品质时， 可以设计物料出口温度——物料 旁路流量的单回路，但物料旁路是通过未加热物料和加热物 料在出口混合来实现出口温度控制，造成了热损失，设置旁 路是不合理的，旁路阀全关才是最节能的，所以采用载热体 流量在工艺上更合理。 （4）希望系统既有良好的动态性能， 同时在稳态时使A阀处于 较小的开度上，设计了如图2-44所示系统
二、选择性控制系统的基本形式
1、选择器位于两个控制器与一个执行器之间
两个控制器共用一个控制阀。一个控制器在正常情况下工 作，另一个控制器处于开环待命状态，一旦工况不稳定，替 代控制器工作，而正常控制器处于待命开环，两个控制器在 各自工作时，其受控变量是不同的。
例：氨冷器出口温度控制系统如图2-34 例：
2、选择器位于变送器和控制器之间
（1）选择几个受控变量中最高或最低值来进行控制 例：固定反应器的温度控制：为了保证产品质量，应控制其 例： 最高温度，但最高温度会因为某些原因而有所移动，因此将反 应器中各处的温度加以比较，选择其中最高的用于温度的控制. 如图2-35a所示
图2-35：最高值的选取
（2）在几个测量值中选出中间值 例：如图2-5-4所示，系统是从几个测量值选出中间值， 例： 使用了两个HS和两个LS，以实现取中间值的逻辑关系
例2 加热炉温度控制系统
例3 反应釜温度的阀位控制 系统
例4 蒸汽透平的阀位控制 系统
二、系统分析
1、系统通用框图如图2-45，等价框图如图2-46
从框图上可以看出： 动态时：相当于主控制器Gc1(s)与G01(s)组成简单控制系统 稳态时：VA对应小开度，相当于由Gc2(s)与G02(s)构成的 单回路系统
防超限的两种手段： （1）硬保护:参数达第一极限时报警→设法排除故障→若没 有及时排除故障参数会达第二极限→经联锁装置动作→自动 停车 （2）软保护：参数达第一极限时报警→设法排除故障→同 时改变操作方式，以使该超限参数脱离这种极限值为主要控 制目标进行控制，以防止该参数继续超限。这种控制方式是 以降低原有的控制质量为代价，但能继续维持生产，避免停 车。 超驰控制:用于设备软保护的一类选择性控制系统
SP↓时： FY5选通SP，天然气先降 FY4选通FY3 的输出，即随天然气流量的变化而成比例 的变化
例：锅炉燃料/空气比值控制系统 例： 压力－燃料油流量串级 燃料油/空气比值 PC: 反作用控制器, 气开阀 负荷增大 → 的设定值 压力下降→ PC输出增加→HS选通PC输出作F2C
2、从动量供应不足时的自动比值控制
节水系统流程图
5：高压蒸汽的压力控制：选择性
5：高压蒸汽的压力控制：选择性 控制要求 :
开车时,废热锅炉产生的高压蒸汽通过155 阀减压后 进入中压蒸汽管网,以保持高压蒸汽管网压力稳定; 当KT1501 开车时,随着其转速的提高,155 阀开度逐渐 减小,直至关闭; 正常生产时,155 阀是关闭的,废热锅炉产生的高压蒸 汽全部进入KT1501 ; 当KT1501/ K1501事故停车时, 155 阀应立即打开, 使 原来进入KT1501 的高压蒸汽改由155 阀减压后进入中压 管网
① 由TT，TC和旁路VA及对象构成主回路，TC直接控制VA 因此系统有良好的动态品质 ② 以VA的阀位信号作为受控变量， 以VPC和VB及对象构成 副控制回路， VPC的设定值对应VA的较小开度，通过合理 的参数整定使它具有缓慢的控制动作，当系统稳定时，保 证VA处于较小开度
VA + 对象 TC + VPC 测量 变送 VB y
5：高压蒸汽的压力控制：选择性 控制方案：选择性控制的应用
两个调节器， 正常工作时：A调节器工作，155阀全关，通过调速 阀调节PT155 异常时：B调节器工作，155阀先打开到30％开度， 然后按照PID规律控制，
5：高压蒸汽的压力控制：选择性 控制方案：选择性控制的应用
155阀为气关阀;调速阀为气关阀 ； A调节器为反作 用
此时废品燃料阀开度由u(1+K)来控制，而补充燃料阀全关 当废品燃料不足时: PC输出< u(1+K) ，LS选通PC 输出 uw=umax﹤u(1+K) us=u(1+1/K)-uw (1／K )=[u(1+K)-uw] (1／K)﹥0 此时废品燃料阀开度由umax来控制，而补充燃料阀也打 开，开度由[u(1+K)-uw] (1／K)来控制。 u(1+K) 代表所需要的总的热流量，其中K表示补充燃料 与废品燃料的最大热流量之比 即