过程控制系统知识点
过程控制系统 复习总结
过程控制系统知识点总结)一、概论1、过程控制概念:五大参数。
过程控制的定义:工业中的过程控制就是指以温度、压力、流量、液位与成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。
2、简单控制系统框图。
控制仪表的定义:接收检测仪表的测量信号,控制生产过程正常进行的仪表。
主要包括:控制器、变送器、运算器、执行器等,以及新型控制仪表及装置。
控制仪表的作用:对检测仪表的信号进行运算、处理,发出控制信号,对生产过程进行控制。
3、能将控制流程图(工程图、工程设计图册)转化成控制系统框图。
4、DDZ -Ⅲ型仪表的电压信号制,电流信号制。
QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。
它们之间联用要采用电气转换器。
5、电信号的传输方式,各自特点。
电压传输特点:1)、 某台仪表故障时基本不影响其它仪表; 2)、 有公共接地点;3)、 传输过程有电压损耗,故电压信号不适宜远传。
电流信号的特点:1)、某台仪表出故障时,影响其她仪表;2)、无公共地点。
若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。
6、变送器有四线制与二线制之分。
区别。
1、四线制:电源与信号分别传送,对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。
2、两线制:节省电缆及安装费用,有利于防爆。
活零点,两条线既就是信号线又就是电源线。
7、本安防爆系统的2个条件。
第一个字母:参数类型 T ——温度(Temperature) P ——压力(Pressure) L ——物位(Level) F ——流量(Flow) W ——重量(Weight) 第二个字母:功能符号 T ——变送器(transmitter) C ——控制器(Controller) I ——指示器(Indicator) R ——记录仪(Recorder) A ——报警器(Alarm)加热炉1、在危险场所使用本质安全型防爆仪表。
2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅,以限制流入危险场所的能量。
8、安全栅的作用、种类。
过程控制知识点总结
过程控制知识点总结第一篇：过程控制知识点总结绪论气动控制：仪表信号的传输标准：0.02-0.1Mpa 电动控制：DDZ-2信号的传输标准：0-10mADCDDZ-3信号的传输标准：4-20mADC 计算机控制:DCS、PLC（模拟量4-20mA、1-5V）FCS（标准协议）稳定性指标：衰减比（衰减率）准确性指标：残余偏差，最大动态偏差，超调量快速性指标：调节时间（振荡频率）第一章1、被控对象：即被控制的生产设备或装置被控变量－被控对象需控制的变量2、执行器：直接用于控制操纵变量变化。
执行器接收到控制器的输出信号，通过改变执行器节流件的流通面积来改变操纵变量。
常用的是控制阀。
3、控制器（调节器）：按一定控制规律进行运算，将结果输出至执行器。
4、测量变送器：用于检测被控量，并将检测到的信号转换为标准信号输出。
稳态：系统不受外来干扰，同时设定值保持不变，因而被调量也不会随时间变化，整个系统处于稳定平衡的工况动态：系统受外来干扰或设定值改变后，被控量随时间变化，系统处于未平衡状态。
过度过程：从一个稳态到达另一个稳态的过程。
过渡过程的形式：非周期过程（单调发散和单调衰减）；振荡过程（发散、等幅振荡、衰减振荡）评价控制系统的性能指标：稳定性、准确性、快速性稳定性：稳定性是指系统受到外来作用后，其动态过程的振荡倾向和系统恢复平衡的能力。
准确性：理想情况下，当过渡过程结束后，被控变量达到的稳态值（即平衡状态）应与设定值一致。
快速性：快速性是通过动态过程持续时间的长短来表征的。
多数工业过程的特性可分为下列四种类型：自衡的非振荡过程；无自衡的非振荡过程；有自衡的振荡过程具有反向特性的过程放大系数K对系统的影响：控制通道（放大系数越大，控制作用对扰动的补偿能力强，有利于克服扰动的影响，余差就越小）。
扰动通道（当扰动频繁出现且幅度较大时，放大系数大，被控变量的波动就会很大，使得最大偏差增大；）滞后时间τ对系统的影响：控制通道（滞后时间越大，控制质量越差）扰动通道（扰动通道中存在容量滞后，可使阶跃扰动的影响趋于缓和，对控制系统是有利的）工业过程动态特性的特点（1）对象的动态特性是不振荡的（2）对象动态特性有迟延。
过程控制系统知识点大全
绪论一、过程控制工程课设置的目的和任务Process control（过程控制）课，是培养从事过程控制系统的方案设计，及其在工程上予以实施的能力。
控制方案的形成有两个来源：一是来自控制原理的进展，讨论的核心问题是在保证系统稳定的基础上，如何提高系统的品质；而另一来源是为了满足工艺的特殊要求而开发出来的控制方案。
本课的基础涉及到化工原理、控制原理和仪表计算机技术等学科知识。
二、过程控制的发展简史1、硬件第一阶段：30-40年代，基地式仪表，就地控制第二阶段：40-50年代，电气动单元组合仪表，车间、工段或全厂集中控制第三阶段：60年代后，由于计算机的出现，全厂性、企管性控制2、过程控制手段40年代初：“黑箱子”时期50年代末：“灰箱子”时期，用反馈控制理论于生产过程50年代初、中：①对生产过程的模型的建立导致化工动态学的发展②用实验方法来探讨模型、系统辩识60年代：现代控制理论发展，我国75年后计算机控制较普遍，发展快三、过程控制设计1、从局部的设计到总体的设计，从单回路到多回路再到大系统2、从定值控制到浮动控制3、事故出现硬停车到软保护控制4、从离散控制（模拟仪表）到计算机控制四、学习方法及基本要求本课程上本专业的一门只要专业课，要求学生能综合运用所学的基础课、专业基础课及其他专业课知识，进一步掌握过程控制工程理论和实践知识，培养学生具有解决过程控制系统的分析、设计及投运的能力。
本课程包括课堂教训、实验教学、课程设计、生产实习四个环节。
学习本课程应注意自己的工程实际能力的培养。
五、参考文献1、《化工过程控制工程》祝和运（浙江大学）化学工业出版社2、《过程控制系统及工程》翁维勤化学工业出版社3、《过程控制工程》庄兴稼华中理工大学出版社4、《过程控制系统》F.G.shinskeg 方崇智译化工出版社5、《化工过程控制理论与工程》stephanopoluos G. 关惕华译化学工业出版社六、学时安排课堂教学40学时；实验教学8学时。
过程控制系统知识点
1. 过程控制系统分类：按结构特点反馈控制系统：根据系统被控量的偏差进行工作的，偏差值是控制的依据；前馈控制系统：根据扰动量的大小进行工作，扰动时控制的依据；前馈——反馈控制系统：开环前馈能针对主要扰动及时迅速的克服其对被控参数的影响；其余次要扰动，则利用反馈控制予以克服；按信号给定值分类定制控制系统：系统被控量的给定值保持在规定值不变，或小范围附近不变；程序控制系统：被控量的给定值按预定的时间程序变化工作；随动控制系统：被控量的给定值随时间任意变化的控制系统；2. 建模方法：机理分析法和试验法4. 执行器（调节阀）由执行机构和调节机构两部分构成。
执行器可分为气动执行器、电动执行器、液动执行器三类；气动执行器输入信号为0.02—0.1MPa；电动执行器输入信号为DC 4~20mA；5. 什么叫气开式调节阀，什么叫气关式调节阀？怎样利用执行机构和调节机构来组成气开、气关式调节阀？执行器有气开、气关两种型式。
所谓气开式，即当气动执行器输入压力p》0.02MPa时，阀门开始打开，也就是说有信号压力时阀开，无信号压力时阀关。
对于气关式则反之，既有信号压力时阀关，无信号压力时阀开。
正作用执行机构与正装调节机构组成气关式调节阀；正作用执行机构与反装调节机构组成气开式调节阀；反作用执行机构与正装调节机构组成气开式调节阀；反作用执行机构与反装调节机构组成气关式调节阀；6. 何为调节阀的流量特性？何为理想流量特性和工作流量特性？在工程上是怎样来选择调节阀流量特性的？执行器的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系，即q/qmax=f(l/L)；q/qmax--相对流量，即执行器某一开度流量与全流量之比；l/L--相对开度，即执行器某一开度行程与全开行程之比；流过执行器的流量不仅与阀的开度有关，同时还与阀前后的压差大小有关。
理想流量特性就是在阀前后压差为一定的情况下得到的流量特性；工作流量特性即在实际工程使用中，调节阀两端的压力差不为常数时，调节阀的相对开度和相对流量的关系；流量特性的选择原则：一个过程控制系统，在负荷变动情况下，为了使系统能保持预定的品质指标，则要求系统总放大系数在整个操作范围内保持不变，可以通过适当选择调节阀的特性来补偿被控过程的非线性，从而使系统总的放大系数保持不变。
过程控制系统基础知识
第一节过程控制发展概况过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等工业部门生产过程的自动化。
40年代以后，工业生产过程自动化技术发展很快。
尤其是近些年来，过程控制技术发展更为迅猛。
纵观过程控制的发展历史，大致经历了如下几个阶段：50年代前后，一些工厂企业的生产过程实现了仪表化和局部自动化。
这是过程控制发展的第一个阶段。
这个阶段的主要特点是：过程检测控制仪表普遍采用基地式仪表和部分单元组合式仪表(多数是气动仪表)，过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统；被控参效主要是温度、压力、流量和液位四种参数。
控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减小主要扰动对生产过程的影响；过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论．主要解决单输人、单输出的定位控制系统约分析和综合问题。
自60年代来，随着工业生产酌不断发展，对过程控制提出了新的要求：随着电子技术的迅速发展，也为自动化技术工具的完善创造了条件．从此开始丁过程控制的第二个阶段。
在仪表方面，开始大量采用气动和电动单元组合仪表。
在过程控制理论方面，除了仍然采用经典控制理论解决实际工业生产过程中遇到的问题外．现代控制理论得到应用，为实现高水平的过程控制奠定了理论基础．从而过程控制由单变量系统转向多变量系统。
但是。
由于过程机理复杂，过程建模困难等等原因，现代控制理论一时还难以应用于实际工业生产过程。
70年代以来．过程控制得到很大发展。
随着现代工业生产的迅猛发展．随着大规模集成电路制造成功与微处理器的相继问世．使功能丰富的计算机的可靠性大大提高、性能价格比又大大提高、尤其是工业控制机采用了冗余技术和软硬件的自诊断措施．使其满足工业控制的应用要求。
随着微型计算机的开发、应用和普及．使生产过程自动化的发展达到了一个新的水平。
过程控制发展到现代过程控制的新阶段:计算机时代。
这是过程控制发展的第三个阶段。
这一阶段纳主要特点是：对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算机系统进行多参数综合控制，或者由多台计算机对生产过程进行控制和经营管理。
过程控制复习知识点
第一章1.过程控制系统的组成调节器、调节阀、被控过程、检测变送2.过程控制系统的分类1）按系统的结构特点分类反馈控制系统、前馈控制系统、前馈—反馈控制系统2)按给定值信号的特点分类定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统3.过程控制系统的质量指标系统是衰减震荡的过程、衰减比和衰减率、余差、调节时间，峰值时间第二章1.数学模型的建立方法解析法：根据过程的内在机理，通过静态与动态物料平衡关系，建立数学模型的方法自衡过程和无自衡过程。
2.实验法a.阶跃响应法，试验时需要注意的问题1)试验测定前，被控过程应处于相对稳定的工作状态2)输入阶跃信号的幅值不能过大，也不能过小3)分别输入正负阶跃信号，并测取其响应曲线作对比4)在相同的条件下重复测试几次b.矩形响应法3.混合法第三章1.变送器的类型和特点差压变送器、温度变送器、流量变送器、液位变送器温度变送器的分类是直流毫伏变送器、热电隅温度变送器（热电效应）、热电阻温度变送器温度变送器的特点：（1）采用低漂移，高增益的运算放大器作为主要放大器，具有线路简单和良好的可靠性，稳定性及各项技术性能。
（2）在配热电隅和热电阻的变送器中采用线性化电路，使其输出电流I与被测温度呈线性关系，测量精度高（3）线路中采用了安全火花防暴技术措施，可用于易燃易爆场合（4）采用DC24V集中供电，实现了二线制接线方式液位变送器迁移的原因：差压变送器安装位置与容器液相取压点不在同一个平面上。
2.仪表的选择1)量程的选择2）仪表等级的选择3.仪表的应用1）零点的调整：将变压器的测量起始点由零点迁移到某一点正值或负值2)量程的调整的目的：使变压器输出的信号的上限值Ymax与输入测量信号上限值Ymax相对应。
意义：工程应用中变送器进行零点迁移与量程调整可以提高其灵敏度。
第四章1.理解调节器在控制系统的工作原理2.调节器的分类1）按使用的能源：气动调节器和电动调节器2）按结构形式来分：基地式调节器、单元组合调节器、组装式调节器3）按信号类型：模拟调节器和数字式调节器3.调节器作用方式的选择4.调节规律对控制系统的影响PID调节器参数对系统的影响1）比例度是反映比例控制作用强弱的一个参数。
过程控制知识点
第一章过程控制定义：用数字或模拟控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制称为过程控制。
过程控制特点：连续生产自动控制过程控制系统由过程检测控制仪表组成被近期过程是多种多样的、非电量的过程控制的控制过程多属慢过程而且多半参量控制定值控制是过程控制的一种常用形式。
过程控制组成：由测量元件、变送器、调节器、调节阀和被控过程等环节。
分类：结构特点：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈控制系统。
定值信号特点：定值控制系统、程序控制系统、随动控制系统。
第二章2-22利用热电偶温度计测温时为什么要使用补偿导线及其对冷端温度进行补偿？利用热电阻温度计测温时，为什么要采用三线制接法？测量低温时通常为什么采用热电阻温度计，而不采用热电偶温度计？答：（1）由热电偶测温原理可知，只有当它的冷端温度不变时，热电动势是被测温度的单值函数，所以在测温过程中必须保持冷端温度恒定，为了使它的冷端温度恒定，采取补偿导线法为了消除冷端温度变化对测温精度的影响，采用冷端温度补偿（2）在使用热电阻测温时，为了提高精度，采用三线制接法（3）原因有两点：在中低温区热电偶输出的热电势很小对测量仪表放大器和抗干扰要求很高由于冷端温度化不易得到完全补偿在较低温度区内引起的相对误差就很突出2-27 DDF-3型温度变送器具有哪些主要功能？什么是变送器的零点、零点迁移和量程调节?为什么要进行零点迁移和量程调节？3型温度变送器是怎样进行零点迁移和量程调节的？答：1.DDz-3具有热电偶冷端温度补偿，零点调整、零点迁移。
量程调节以及线性化等重要功能。
2零点：输入为零点时输出为4mm的点，零点迁移：即把测量起始点由零迁移到某一正值或负值。
量程调节：相当于改变变送器的输入输出特性的斜率3零点迁移的目的是使其输出信号的下限Ymin与测量范围的下限值Xmin相对应。
零点迁移之后，其量程不变，即斜率不变，却可提高灵敏度。
量程调节的目的是变送器的输出信号的上限值Ymax与测量范围的上限值相对应4调零点调量程方法：RP1为调零电位器。
过程控制系统知识点梳理
过程控制系统知识点梳理1、工业生产过程的数学模型有静态和动态之分。
静态数学模型：描述过程稳态时，其输出变量和输入变量之间的数学关系。
此时过程输出与过程输入都不随时间变化。
动态数学模型：过程动态时其输出变量与输入变量之间关系的数学描述。
过程输出变量与输入变量随时间变化，动态数学模型也称为动态特性。
2、建立动态数学模型的目的：用于各类自动控制系统的分析和设计；用于工艺设计以及操作条件的分析和确定；控制系统的调试和控制器参数的整定；工业过程运行人员培训系统；工业过程的故障检测与诊断系统。
3、不同控制算法对过程模型的表达形式要求不同。
PID控制：传递函数二次型最优控制：状态空间模型自适应控制：脉冲传递函数预测控制：阶跃响应或脉冲响应4、建模方法：机理建模（白箱）、系统辨识（黑箱）、混合建模（灰箱）5、系统辨识：在输入和输出数据的基础上，从一组给定的模型类中，确定一个与所测系统等价的模型。
三要素：输入输出数据（辨识的基础）模型类（寻找模型的范围）等价准则（辨识的优化目标）6、最小二乘法的实现可以采用逐步逼近法。
7、系统辨识的分类：非参数模型辨识、参数模型辨识非参数模型辨识（经典辨识）：假定过程是线性的前提下不必事先确定模型具体结构。
阶跃响应、脉冲响应、相关分析、谱分析等。
参数模型辨识（现代辨识）：必须假定一种模型结构，通过极小化误差准则来确定模型参数。
最小二乘法、梯度矫正法、极大似然法等。
8、辨识步骤：根据辨识目的，利用先验知识，初步确立模型结构，采集数据，进行模型参数和结构辨识，验证，获得最终模型。
9、阶跃响应法：实际测取过程的阶跃响应；由阶跃响应求去过程的传递函数。
10、控制系统的组成：被控对象、检测和变送器、控制器、执行器被控对象：以被控变量表现其特征的装置、设备或过程检测元件和变送器：用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为标准信号输出。
控制器：将检测到的信号与设定值进行比较，按一定的控制规律对偏差信号进行运算，运算结果输出到执行器。
过程控制基本知识
3.品质指标 3.品质指标
第一章 绪论
在过程控制中一般要求衰减比为4:1到10 :l 稳态误差 调节时间
某化学反应器工艺操作规定温度为（800±10℃）。为确保生产安全， 控制中温度最高不得超过850℃。现运行的控制系统，在最大阶跃扰 动下的过渡过程曲线如图所示。 （1）分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（温度进入±2% 新稳定值即视为系统已稳定）。 （2） 说明此温度控制系统是否满足工艺要求。
字母在首位 处于次位时 处于后继位
表示被测变量 作为对首位的修饰一般用小写字 代表仪表的功能
TdRC实际上是“温差记录控制系统”的代号
仪表位号及编号 第一位表示工段号后续数字表示仪表的序号 如上面的1工段第01号表
仪表圆圈外的字母H、M、L代表高、中、低 值， H、L还可以代表阀门或其他通断设备的开关位置 H -----阀在全开或接近全开 L -------阀在全关或接近全关
1.过程控制系统特点 1.过程控制系统特点 被控过程的多样性 系统由过程检测控制仪表组成 控制方案的多样性 过程控制的控制过程多属慢过程，而又多半属参量控制 定值控制是过程控制的一种主要控制形式 特点
第一章 绪论
2.过程控制系统分类 2.过程控制系统分类 按系统的结构特点分类： 反馈控制系统 前馈控制系统 前馈—反馈控制系统(复合控制系统) 按给定值信号的特点分类： 定值控制系统 随动控制系统 程序控制系统
第一章 绪论
集散控制系统的结构原理框图
现场总线控制系统（FCS）：
完成了工作站----现场总线智能仪表的二层结构 完成了工作站 现场总线智能仪表的二层结构 且在统一的国际标准下可实现真正的开放式互连系统结构。 且在统一的国际标准下可实现真正的开放式互连系统结构。
过程控制系统 复习总结!
过程控制系统知识点总结）一、概论1、过程控制概念：五大参数。
过程控制的定义：工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。
2、简单控制系统框图。
控制仪表的定义：接收检测仪表的测量信号，控制生产过程正常进行的仪表。
主要包括：控制器、变送器、运算器、执行器等，以及新型控制仪表及装置。
控制仪表的作用：对检测仪表的信号进行运算、处理，发出控制信号，对生产过程进行控制。
3、能将控制流程图（工程图、工程设计图册）转化成控制系统框图。
4、DDZ -Ⅲ型仪表的电压信号制，电流信号制。
QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。
它们之间联用要采用电气转换器。
5、电信号的传输方式，各自特点。
电压传输特点：1). 某台仪表故障时基本不影响其它仪表； 2). 有公共接地点；3). 传输过程有电压损耗，故电压信号不适宜远传。
电流信号的特点：1).某台仪表出故障时，影响其他仪表；2).无公共地点。
若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。
6、变送器有四线制和二线制之分。
区别。
1、四线制：电源与信号分别传送，对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。
2、两线制：节省电缆及安装费用，有利于防爆。
活零点，两条线既是信号线又是电源线。
7、本安防爆系统的2个条件。
1、在危险场所使用本质安全型防爆仪表。
2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅，以限制流入危险场所的能量。
第一个字母：参数类型 T ——温度（Temperature ） P ——压力（Pressure ） L ——物位（Level ） F ——流量（Flow ） W ——重量（Weight ） 第二个字母：功能符号 T ——变送器（transmitter ） C ——控制器（Controller ） I ——指示器（Indicator ） R ——记录仪（Recorder ） A ——报警器（Alarm ）加热炉8、安全栅的作用、种类。
过程控制知识点整理
第一章1、自动化仪表：是实现工业生产过程自动化的重要工具，它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。
在自动控制系统中，自动化仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后，除了送至显示仪表进行指示和记录外，还需送到控制仪表进行自动控制，从而实现生产过程的自动化，使被控变量达到预期的要求。
2、过程控制仪表包括：检测仪表、调节仪表（也叫控制器）、执行器，以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。
3、过程控制系统的主要任务是：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。
4、标准信号制度：国际电工委员会规定：过程控制系统的模拟标准信号为直流电流4-20mA ，直流电压1-5V 。
我国DDZ 型仪表采用的标准信号：DDZ- Ⅰ型和DDZ- Ⅱ型仪表：0-10mA 。
DDZ- Ⅲ型仪表：4-20mA 。
5、我国的DDZ 型仪表采用的是直流电流信号作为标准信号。
6、采用电流信号的优点：电流不受传输线及负载电阻变化的影响，适于远距离传输。
动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成，使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力。
对于要求电压输入的受信仪表和元件，只要在回路中串联电阻便可得到电压信号。
7、采用直流信号的优点：a.直流信号传输过程中易于和交流感应干扰相区别，且不存在移相问题；b.直流信号不受传输线中电感、电容和负载性质的限制。
8、热电偶是以热电效应为原理的测温元件，能将温度信号转换成电势信号（mV ）。
特点：结构简单、测温准确可靠、信号便于远传。
一般用于测量500～1600℃之间的温度。
9、热电偶的测温原理：将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，若两个连接点温度不同，回路中会产生电势。
此电势称为热电势，并产生电流。
10、对于确定的热电偶，热电势只与热端和冷端温度有关。
11、热电偶的基本定律:均质导体定律、中间导体定律、中间温度定律。
12、热电阻：对于500℃以下的中、低温，热电偶输出的热电势很小，容易受到干扰而测不准。
过程控制系统总复习ppt课件
• 纯延迟产生的原因
• 自平衡和非自平衡的定义：无自平衡能力的单容对象的响 应曲线是一个积分环节。
• 测试法建模：时域法。 • 选择模型结构：一阶惯性加纯延迟/二阶惯性加纯延迟；
并掌握作图法确定一阶惯性加纯延迟结构的数学模型。除 作图法外，还有两点法求数学模型的参数。
第七章 补偿控制
• 内容及范围
• 补偿控制系统的分类：4种，基本结构。
• 前馈控制：前馈控制与反馈控制的比较（区别、有缺点）； 根据不变性原理，实现完全补偿的前馈控制器传递函数的 求导。4种前馈控制系统结构，以及前馈控制七的传递函 数如何求得。
• Smith预估器：掌握Smith预估器的结构，能根据被控过程 传递函数，构造Smtih预估器。各种改进型Smith预估器实 现完全抗干扰的传递函数求解。
第四章 PID调节原理
• 内容及范围： 1. P、I、D的调节原理，各自特点；P（有差）；I（无差
但会积分饱和，能抗积分饱和电路的工作过程）； 2. PID控制器的正反作用（PPT），结合第三章内容一起复
习 3. PID控制规律选择的原则 4. PID工程调整的方法：
第五章 串级控制
• 内容及范围 • 串级控制组成、特点（两个控制器，一个执行器）以及基
• 大林算法：设计思想；振铃现象的判断。
史密斯补偿 原理分析
• Y(s)与U(s)之间的传递函数 Gp (s)e s
• 采用Smith预估器，反馈信号Y’(s)与U(s)的传函
Gp (s)es Gp '(s) Gp (s)
• 所以Gp’(s)传函为： Gp’(s)= Gp(s)（1-e-ts)
过程控制工程知识点复习
过程控制工程知识点复习过程控制工程知识点复习一.过程控制系统及其分类1.过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入单输出的定值控制系统的分析和综合问题。
2.过程控制有三种图表示分别是系统框图控制流程图工艺流程图我们应当学会识别。
控制流程图系统框图工艺流程图3.过程控制系统的分类按结构特点分为反馈控制系统（闭环）前馈控制系统（开环）前馈-反馈控制系统（复合控制系统）复合控制系统按信号特点分定值控制系统（给出给定值）程序控制系统（按一定规律变化如空调温度随时间变化定值变化11：00给25°c 12：00给28°c）随动控制系统（如比值控制）二.过程建模被控过程是指正在运行的多种被控制的生产工艺设备，如锅炉，精馏塔，化学反应器等等，被控过程的数学模型（动态特性）是指过程在各输入量（控制量与扰动）作用下相应输出量变化函数关系的数学表达式。
过程的数学模型有两种1.非参数模型，如阶跃响应曲线脉冲响应曲线频率特性曲线是用曲线表示的2.参数模型，如微分方程传递函数脉冲响应函数状态方程差分方程是用数学方程式表示的。
机理法建模机理法建模又称为数学分析法建模或理论建模。
自平衡能力：即过程在输入量的作用下其平衡状态被破坏后无需人或仪器的干预，依靠过程自身能力逐渐恢复达到另一新的平衡状态试验法建模试验法建模是在实际的生产过程中，根据过程输入，输出实验数据，通过过程辨识与参数估计的方法建立被控过程的数学模型。
特点是不需要深入了解过程机理但必须设计合理实验。
三.过程测量及变送测量误差测量误差是指测量结果与被测量的真值之差，测量误差反应了测量结果的可靠度。
绝对误差：绝对误差是指仪表指示值与被测变量的真值之差，在工程上，通常把高一等级精度的标准仪器测得的值作为真值（实际值）此时的绝对误差是指用标准仪表（高精度）与测量仪表（低精度）同时测量同一值是，所得两个结果之差。
相对误差：相对误差是指绝对误差与被测量的真值之比的百分数，它比绝对误差更具有说明测量结果的精度。
过程控制知识点总结
过程控制知识点总结工业过程控制的基础知识过程控制的基础知识涉及到控制系统的组成、控制原理和控制方法。
控制系统由控制器、执行器和传感器组成，通过操纵执行器来达到对被控制对象的控制目的。
传感器用于将被控制对象的状态信息转换成电信号，送入控制器进行处理。
控制系统的基本原理是根据被控对象的状态信息，通过控制器对执行器进行调节，实现对被控对象的控制。
控制方法包括开环控制和闭环控制两种。
开环控制是根据被控对象的状态信息直接进行调节，而闭环控制则需要不断地对被控对象的状态信息进行反馈和调节。
PID控制PID控制是目前工业生产中应用最为广泛的一种控制方法。
PID控制是基于被控对象的状态信息反馈，利用比例、积分和微分三种控制算法进行控制。
比例控制算法通过比较被控对象的实际值和期望值的差异，来实现对执行器的调节。
积分控制算法通过对被控对象状态的积分来对执行器进行调节，从而消除长期的稳态误差。
微分控制算法通过对被控对象状态的微分来对执行器进行调节，从而提高系统的动态响应性。
PID控制可以根据被控对象的特性进行调节，以适应不同的工艺过程需求。
过程控制的现代化技术随着科学技术的不断发展，过程控制领域也不断涌现出一些现代化的技术。
例如，现代化的控制系统往往集成了大量的信息技术、通信技术和自动化技术，能够实现控制系统的智能化和网络化。
传感器技术的不断进步也为过程控制提供了更为精确的信息反馈，从而提高了控制系统的性能。
同时，现代化的控制系统还可以通过远程监控和远程操作实现对生产过程的远程控制，大大提高了生产过程的安全性和可靠性。
过程控制的应用领域过程控制技术在工业生产中有着广泛的应用领域。
例如，在化工、石油、化肥、冶金、电力等行业中，过程控制技术被广泛应用于控制生产过程的各个环节。
在食品、医药等行业中，过程控制技术也被广泛应用于保证产品质量和安全。
在环保、能源等领域中，过程控制技术被应用于实现资源的有效利用和环境的保护。
过程控制技术还在交通、建筑、通信等领域中得到了应用。
过程控制重点
1、过程控制系统通常是指工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、液位、成分、粘度、湿度和PH（酸碱度或氢离子浓度）等这样一些过程变量的系统。
2、反馈控制系统【闭环】是过程控制中的一种最基本的控制结构形式。
反馈控制系统是根据系统被控量的偏差进行工作的，偏差值是控制的依据。
3、前馈控制系统【开环】，前馈控制是以不变性原理为理论基础的，前馈控制系统直接根据扰动量的大小进行工作，扰动是控制的依据。
4、被控过程的数学模型（动态特性）是指过程在各输入量（包括控制量与扰动量）作用下，其相应输出量（被控量）变化函数关系的数学表达式。
5、被控过程输入量与输出量之间的信号联系称为过程通道。
控制作用与被控量之间的信号联系称为控制通道。
扰动作用与被控量之间的信号联系称为扰动通道。
6、建立过程数学模型的基本方法：一般来说，有机理分析法和实验法或混合在一起等。
7、热电偶的测温原理是以热电效应为基础的，将两种不同材料的导体A、B组成一个闭合回路。
8、热电偶回路产生的热电动势主要是有接触电动势组成。
9、热电偶的热电动势E（t,to）大小不仅与热端温度t有关，还与冷端温度to有关。
10、热电阻温度计的最大特点是：性能稳定、测量精度高、测温范围宽，同时还不需要冷端温度补偿，一般可在-270~900℃范围内使用。
11、热电阻温度计是利用导体或半导体的电阻值随温度而变化的性质来测量温度的。
12、常见的热电阻：铂电阻、铜电阻、半导体热敏电阻。
13、执行器（调节阀）由执行机构和调节机构（阀）两部分组成。
14、根据使用能源不同，执行器可分为：气动执行器、电动执行器和液动执行器三类，气动执行器的输入信号为：0.02~0.1MPa15、执行器有气开、气关两种形式。
气开式：当气动执行器输入压力P>0.02MPa时，阀开始打开，也就是说有信号压力时阀开，无信号压力时阀闭。
气关式则反之。
16、在工程上执行器气开、气关型的确定主要是从生产安全角度来考虑的。
《过程控制》
《过程控制》课程笔记第一章概论一、过程控制系统组成与分类1. 过程控制系统的基本组成过程控制系统主要由被控对象、控制器、执行器、检测仪表四个部分组成。
（1）被控对象：指生产过程中的各种设备、机器、容器等，它们是生产过程中需要控制的主要对象。
被控对象具有各种不同的特性，如线性、非线性、时变性等。
（2）控制器：控制器是过程控制系统的核心部分，它根据给定的控制策略，对检测仪表的信号进行处理，生成控制信号，驱动执行器动作，从而实现对被控对象的控制。
控制器的设计和选择直接影响控制效果。
（3）执行器：执行器是控制器与被控对象之间的桥梁，它接收控制器的信号，调节阀门的开度或者调节电机转速，从而实现对被控对象的控制。
执行器的响应速度和精度对控制系统的性能有很大影响。
（4）检测仪表：检测仪表用于实时测量被控对象的各项参数，如温度、压力、流量等，并将这些参数转换为电信号，传输给控制器。
检测仪表的准确性和灵敏度对控制系统的性能同样重要。
2. 过程控制系统的分类根据控制系统的结构特点，过程控制系统可以分为两大类：开环控制系统和闭环控制系统。
（1）开环控制系统：开环控制系统没有反馈环节，控制器根据给定的控制策略，直接生成控制信号，驱动执行器动作。
开环控制系统的优点是结构简单，成本低，但缺点是控制精度较低，容易受到外部干扰。
（2）闭环控制系统：闭环控制系统具有反馈环节，控制器根据检测仪表的信号，实时调整控制策略，生成控制信号，驱动执行器动作。
闭环控制系统的优点是控制精度高，抗干扰能力强，但缺点是结构复杂，成本较高。
二、过程控制系统性能指标1. 稳态误差：稳态误差是指系统在稳态时，输出值与设定值之间的差值。
稳态误差越小，表示系统的控制精度越高。
稳态误差可以通过调整控制器的参数来减小。
2. 动态性能：动态性能是指系统在过渡过程中，输出值随时间的变化规律。
动态性能指标包括上升时间、调整时间、超调量等。
动态性能的好坏直接影响到系统的响应速度和稳定性。
过程控制系统
分析可知，以风量作控制参数为最佳选择。
§2-3 执 行 器 选 择
0、概述
1. 作用
•在自动控制系统中，接受调节器的指令；
•经执行机构将其转换为相应的角位移或直线位移；
•去操纵调节机构，改变被控对象进、出的能量或
物料。
2.
组成
执 行 机 构 调 节 机 构
3. 类型
薄 膜 机 构 － － 应 用 最 广
快开特性：适于要求快速开、闭的控制系统。
抛物线特性：介于直线特性与对数特性之间，弥补了直线特 性小开度时控制性能差的缺点。
三、控制阀作用方式的选择
(一)、气开气关方式的选择
• 选气开还是气关式，由生产工艺的要求决定。 1、从生产的安全出发 2、从保证产品质量考虑 3、从降低原料和动力的损耗考虑 4、从介质特点考
过程控制系统
第一章 绪论 第二章 单回路控制系统 第三章 串级控制系统
第一章 绪论
1、过程控制的概念
凡是采用数字或模拟控制方式对生产过程的某一或某些 物理参数进行的自动控制通称为过程控制。
2、过程控制的特点
过程控制的目的：保持过程中的有关参数为一定值或按 一定规律变化。
过程控制的特点：
1、被空对象的多样性 2、普遍存在滞后 3、特性往往具有非线性
一般希望控制通道克服扰动的应使扰动作用点位置远离被控 量能力要强，动态响应应比扰动通道快,要突出干扰作用,应使扰 动作用点位置远离被控量。
(三).实例讨论
例1：喷雾式乳粉干 燥设备的控制 。
1.控制要求：干燥后的 产品含水量波动要小。
2.被控参数选择：干 燥器里的温度
3.控制参数的选择 (三种方案如图所示)
8、调节器输出：根据偏差值、经一定算法得到的输出值。
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1. 过程控制系统分类：
按结构特点
反馈控制系统：根据系统被控量的偏差进行工作的，偏差值是控制的依据；
前馈控制系统：根据扰动量的大小进行工作，扰动时控制的依据；
前馈——反馈控制系统：开环前馈能针对主要扰动及时迅速的克服其对被控参数的影响；其余次要扰动，则利用反馈控制予以克服；
按信号给定值分类
定制控制系统：系统被控量的给定值保持在规定值不变，或小范围附近不变；
程序控制系统：被控量的给定值按预定的时间程序变化工作；
随动控制系统：被控量的给定值随时间任意变化的控制系统；
2. 建模方法：机理分析法和试验法
4. 执行器（调节阀）由执行机构和调节机构两部分构成。
执行器可分为气动执行器、电动执行器、液动执行器三类；气动执行器输入信号为0.02—0.1MPa；电动执行器输入信号为DC 4~20mA；
5. 什么叫气开式调节阀，什么叫气关式调节阀？怎样利用执行机构和调节机构来组成气开、气关式调节阀？
执行器有气开、气关两种型式。
所谓气开式，即当气动执行器输入压力p》0.02MPa时，阀门开始打开，也就是说有信号压力时阀开，无信号压力时阀关。
对于气关式则反之，既有信号压力时阀关，无信号压力时阀开。
正作用执行机构与正装调节机构组成气关式调节阀；正作用执行机构与反装调节机构组成气开式调节阀；反作用执行机构与正装调节机构组成气开式调节阀；反作用执行机构与反装调节机构组成气关式调节阀；
6. 何为调节阀的流量特性？何为理想流量特性和工作流量特性？在工程上是怎样来选择调节阀流量特性的？
执行器的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度之间的关系，即
q/qmax=f(l/L)；q/qmax--相对流量，即执行器某一开度流量与全流量之比；l/L--相对开度，即执行器某一开度行程与全开行程之比；流过执行器的流量不仅与阀的开度有关，同时还与阀前后的压差大小有关。
理想流量特性就是在阀前后压差为一定的情况下得到的流量特性；
工作流量特性即在实际工程使用中，调节阀两端的压力差不为常数时，调节阀的相对开度和相对流量的关系；
流量特性的选择原则：一个过程控制系统，在负荷变动情况下，为了使系统能保持预定的品质指标，则要求系统总放大系数在整个操作范围内保持不变，可以通过适当选择调节阀的特性来补偿被控过程的非线性，从而使系统总的放大系数保持不变。
所以当过程特性为非线性时，应选用对数流量特性调节阀，否则就使用直线特性的调节阀。
7. 系统阶跃响应性能指标：
余差C：系统过渡过程终了时给定值与被控参数稳态值之差。
衰减率：衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。
（φ=(B1-B2)/B1）（B1为超调量，B2为到第二个峰值时的超调量）；
最大偏差A：被控参数第一个波的峰值与给定值的差；σ= (y(tp)-y(∞))/ y(∞)*100%；
过渡过程时间ts：系统从受扰动作用时起，到被控参数进入新的稳定值5%的范围内所经历的时间，是衡量控制快速性的指标。
8. 串级控制：（框图分析）
串级控制系统由主、副两个控制器串接工作的，主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出操纵控制阀，以实现对变量的定值控制；
特点：串级控制系统为双闭环控制系统；系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制能力；由于副回路的存在，改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率，对二次干扰有很强的克服能力；系统对负荷变动有一定的适应能力；
设计原则：副回路应包括尽可能多的扰动；应使主、副过程的时间常数适当匹配；
调节器控制规律选择：主调节器应选PI或PID控制规律；副参数的设置是为了保证主参数的控制质量，一般选P控制规律；
调节器正反作用确定：使整个控制系统构成负反馈系统，即其主通道各环节放大系数极性乘积必须为正值；
调节器参数整定：两步整定法、逐步逼近法等；
前馈控制：前馈控制的基本概念是测取进入过程的干扰，并按其信号产生合适的控制作用去改变操纵变量，使受控变量维持在设定值上。
原理：（框图）Wm（s）为前馈控制器，传递函数Wf（s）为过程扰动通道传递函数；Wo（s）为过程控制通道传递函数；F（s）为系统可测不可控扰动；Y（s）为被控参数；
Y（s）= Wf（s）F（s）+ Wm（s）Wo（s）F（s）；
Y（s）/ F（s）= Wf（s）+ Wm（s）Wo（s）；要使Y（s）/ F（s）=0，可得：前馈控制器模型为Wm（s）= - Wf（s）/ Wo（s）；
特点：前馈控制器是“基于扰动来消除扰动对被控量的影响”，故又称“扰动补偿”；扰动发生后，前馈控制器“及时”动作，对抑制被控量由于扰动引起的动、静态偏差比较有效；前馈控制属于开环控制，所以只要系统中各环节是稳定的，则控制系统必然稳定；只适合用来克服可测而不可控的扰动，具有指定性补偿的局限性；前馈控制器的控制规律取决于被控对象的特性；
12. 前馈-反馈：（框图p192）Y（s）/ F（s）= (Wf（s）+ Wm（s）Wo（s））/1+Wc(s)Wo(s); Wm（s）= - Wf（s）/ Wo（s）；
13. 大滞后补偿控制：当控制作用产生后，在滞后时间范围内，被控参数完全没有响应
14. 比值控制：凡是两个或多个参数自动维持一定比值关系的过程控制系统统称为比值控制系统；
输出与被测量成线性关系：K=k（q1max/q2max)；
输出与被测量成平方关系时：K = k（q1max*q1max/q2max*q2max)；
15. 分程控制：由一个调节器的输出信号分段分别去控制两个或两个以上调节阀动作的系统称为分程控制系统；
分类：调节阀同向动作的分程控制；调节阀异向动作的分程控制；
选择：尽量选用对数调节阀，除非调节阀范围扩展不大时，可选用线性阀；采用分程信号重叠法；
16. 四种流量特性及特点：
直线流量特性是指调节阀的相对流量与相对开度成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是一个常数，其数学表达式是
d(q/qmax)/d(l/L) = k, k是执行器的放大系数；直线流量特性调节阀在小开度时，控制作用太强，易产生振荡；大开度时，控制作用太弱，调节缓慢，不够及时。
对数（百分比）流量特性是指单位相对行程的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量关系成正比关系。
数学表达式为d(q/qmax)/d(l/L) = k q/qmax ；
可见调节阀对数流量特性曲线的斜率即放大系数是随行程的增大而递增的。
在行程变化值相
同的情况下，当流量小时，则流量变化亦小；当流量大时，则流量变化亦大。
调节阀在小开度时，调节阀的放大系数小，控制平稳缓和；调节阀在大开度时，其放大系数大，控制作用灵敏有效。
抛物线流量特性是指单位相对行程的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量的平方根成正比关系。
数学表达式为
d(q/qmax)/d(l/L) = k （q/qmax）（开方）；介于直线流量特性和对数流量特性之间，通常可用对数流量特性来代替。
快开流量特性：这种流量特性在小开度时流量就已很大，随着行程的增大，其流量就很快达到最大，故称快开特性。
17. 被控参数选择原则：
选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护具有决定性作用的、可直接测量的工艺参数为被控参数；
当不能用直接参数作为被控参数时，应该选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作被控参数；
被控参数必须具有足够高的灵敏度；
被控参数的选取，必须考虑工艺过程的合理性和所用仪表的性能；
18. 控制参数的选择：
控制通道的放大系数K0要适当大一些；时间常数T0要适当小一些；纯滞后t0愈小愈好，在有纯滞后t0的情况下，t0和T0之比应小一些，若其比值过大，则不利于控制；
扰动通道的放大系数Kf应尽可能小；时间常数Tf要大；扰动引入系统的位置要靠近调节阀；当过程本身存在多个时间参数，在选择控制参数时，应尽量设法把几个时间常数错开，使其中一个时间常数比其他时间常数大得多，同时注意减小第二、第三个时间常数。