过程控制系统复习资料整理工信出版
过程控制系统复习资料
闭环控制系统和开环控制系统有什么不同？答：开环控制系统中控制装置与被控对象之间只有顺向作用，而无反向联系；开环控制系统较为简单不能保证消除误差，抗干扰能力差，控制精度不高。
闭环控制系统的输出信号通过反馈环节返回到输入端；根据偏差控制被测量可以偏差减小或消除，闭环系统较为复杂，闭环控制系统使系统的稳定性变差。
自动控制系统主要哪几部分组成？各组成部分在系统中的作用是什么？答：一般自动控系统包括被控对象，检测变送单元，控制器、执行器1、被控对象：是植被控制的工业设备或装置。
2、检测变送单元：测量被控变量，并按一定规律将其转化为标准信号，输出作为测量值，即把被控变量转化为测量值。
3、控制器：被控变量的测量值与设定值进行比较得出的偏差信号，并控制某种预定的控制变量进行运算，给出控制信号。
4、执行器：接收控制器送来的控制信号直接改变操纵变量按设定值的不同自动控制系统可以分为哪几类？答：按设定值的不同，将自动控制系统分为三大类1、定值控制系统2、随动控制系统3、程序控制系统对系统运行的基本要求是什么？过程控制系统的单项性能指标有哪些？他们分别表示了对系统哪一方面的性能要求？答：基本要求包括静态和动态两个方面，一般可以归纳为稳准快，过渡过程的单项性能指标1、衰减比n放映了系统的稳定性2、超调量与最大动态偏差Emax，衡量过渡过程动态准确性3、回复时间Ts衡量控制系统快速性4、余差描述静态准确性的指标一阶自衡非振荡过程的特性参数有哪些（过程特性的一般分析）？各有何物理意义？答：一阶自衡非振荡过程的特性参数有K、T、To K：放大系数T：时间常数To:纯滞后时间什么是控制器的控制规律，常规控制的基本控制规律有哪些？他们各有什么特点？答：控制器的控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律常规控制器的基本控制规律有比例控制P积分控制I和微分控制D各种控制规律的特点：1、比例控制规律，控制速度很快，输出输入成正比，不具备消除偏差的性质是有差调节。
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。
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过程控制复习资料* 过程控制系统课后习题解答(不完全版注：红⾊为未作答题⽬)1.1过程控制系统中有哪些类型的被控量？答：被控量在⼯业⽣产过程中体现的物流性质和操作条件的信息。
如：温度、压⼒、流量、物位、液位、物性、成分。
1.2过程控制系统有哪些基本单元组成？与运动控制系统有⽆区别？答：被控过程或对象、⽤于⽣产过程参数检测的检测仪表和变送仪表、控制器、执⾏机构、报警保护盒连锁等其他部件构成。
过程控制系统中的被控对象是多样的，⽽运动控制系统是某个对象的具体控制。
1.3简述计算机过程控制系统的特点与发展。
答：特点：被控过程的多样性，控制⽅案的多样性，慢过程，参数控制以及定值控制是过程控制系统的主要特点。
发展：⼆⼗世纪六⼗年代中期，直接数字控制系统(DDC )，计算机监控系统(SCC );⼆⼗世纪七⼗年代中期，标准信号为4?20mA 的DDZ 川型仪表、DCS 、PLC ;⼋⼗年代以来，DCS 成为流⾏的过程控制系统。
1.4衰减⽐n 和衰减率①可以表征过程控制系统的什么性能？答：⼆者是衡量震荡过程控制系统的过程衰减程度的指标。
1.5最⼤动态偏差与超调量有何异同之处？答：最⼤动态偏差是指在阶跃响应中，被控参数偏离其最终稳态值的最⼤偏差量，⼀般表现在过渡过程开始的第⼀个波峰，最⼤动态偏差站被控量稳态值的百分⽐称为超调量，⼆者均可作为过程控制系统动态准确性的衡量指标。
2.2通常描述对象动态特性的⽅法有哪些？答：测定动态特性的时域⽅法；测定动态特性的频域⽅法；测定动态特性的统计相关⽅法。
2.4单容对象的放⼤系数 K 和时间常数T 各与哪些因素有关，试从物理概念上加以说明，并解释 K , T 的⼤⼩对动态特性的影响？答： T 反应对象响应速度的快慢，T 越⼤，对象响应速度越慢，动态特性越差。
K 是系统的稳态指标，K 越⼤，系统的灵敏度越⾼，动态特性越好。
2.5对象的纯滞后时间产⽣的原因是什么？答: 被控参数位置有⼀段距离，产⽣纯滞后时间。
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1.1过程控制系统发展概述1.仪表化与局部自动化系统特点：采用的过程检测控制仪表为基地式仪表和部分单元组合，而多数是气动式仪表。
其结构方案大多数是单输入—单输出的单回路定制系统。
理论基础是频域法和根轨迹法为主体。
3.集散式控制系统 DCS：传递的信息以引起物质、能量的运动为最终目的。
强调的是其可靠性、安全性、实时性、广泛的适用性。
智能控制方法有以下几种：分级递阶智能控制、专家控制、人工神经网络控制、拟人智能控制理论等。
1.2.1 过程控制系统的特点：（ 1）过程控制系统的多样性；（2）控制方案的多样性；（ 3）物理参数控制；（4）定值控制。
1.2.2 过程控制主要针对六大参数，即温度、压力、流量、液位（物位）、成分、物性。
1.3.1 过程控制系统的组成：由控制器、执行器、被控对象、检测变送装置组成。
将偏差送到控制器。
干扰给定偏差 e(t)u(t)操作变量q(t)被控变量c(t)控制器执行器被控对象-b(t)检测变送1.3.2过程控制的分类1.按系统结构划分：（ 1）反馈控制系统，闭环（ 2）前馈控制系统（开环）（3）前馈 - 反馈复合控制系统。
2.按设定值划分：（1）定值控制系统（ 2）随动（伺服）控制系统（ 3）程序控制系统。
1.4过程控制性能指标：（1）系统必须是稳定的（最重要）（2）系统应能提供尽可能好的稳态调节（3）过渡过程1.单项控制性能指标：（ 1）衰减比和衰减率：为了保证控制席永有一定的稳定裕度，一般要求衰减比为 4:1 ～10:1 ，相当于 75%-90%，稳态。
（ 2）最大动态偏差和超调量；（ 3）残余偏差 e ss（ 4）调节时间 t s和振荡频率（快速性指标）2.1.2建立数学模型的方法1.解析法：对被控过程的工作机理非常熟悉，被控参数与控制变量的变化都与物质和能量的流动与转换有密切关系。
2. 测试法： 1）是根据工业过程输入、输出的实测数据进行某种数学处理后得到数学模型。
《过程控制系统》复习要点2.0版概述
《过程控制系统》复习要点：1.无自平衡能力的单容纯滞后过程的传递函数P16Wo(s)=sT a 1 式中Ta 为过程的积分时间常数、Ta=C 0 2.有自衡能力单容纯滞后过程的数学模型P12q 1-q 2=A dt dh ①将式变成增量形式△q 1-△q 2△q 2=2R h ∆ 或R 2=2q h ∆∆ 将 ①②式进行拉氏变=)(0s W )()(1S Q S H =122+CS R R =100+S T K T0 液位过程时间常数 ，220C R T =K0 液位过程的时间常数，K 0=R 2C 液位过程的容量系数3.常用的压力检测仪表的类型P47弹性式压力表；弹性式压力表是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换为位移来测量的。
（弹簧管式压力表、膜片压力表、文管式压力表）液柱式压力表；液柱式压力表是根据流体静力学原理，将被测压力转换成位移来测量的。
（单管压力计、U 形管压力计）电气式压力表；活塞式压力表是将被测压力转换成电容、电势、电阻等电量的变化间接来测量压力。
（应变片式压力计、霍尔片式压力计、热电式真空计）活塞式压力表；活塞式压力表是根据液压机传递压力的原理，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的重量进行测量。
通常作为标准仪器对弹性压力表进行校验与刻度4.调节阀理想的流量特性P117理想的流量特性，就是在阀前后压差为一定的情况下（△p=常量）得到的流量特性。
它取决于阀芯的形状。
不同的阀芯曲面可以得到不同的理想流量特性，理性流量特性有直线流量特性、对数流量特性、快开流量特性与抛物线流量特性四种.5.控制方案设计的阶跃响应性能指标P1421.余差（静态偏差）C ：余差是指系统过度过程终了时给定值与被控参数稳态值之差。
它是一个重要的静态指标，一般要求余差不超过预定值或接近零。
2.衰减率：衡量系统过度稳定性的一个动态指标，一般取0.75-0.93.超调量：对于定制系统来说，超调量是指被控参数第一个波峰与给定值的差与给定值的百分比。
过程控制工程复习资料
第一章过程控制系统的概况1.2过程控制系统的基本概念a：自动控制是指在没有直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称为过程控制仪表或装置）使被控对象的工作状态或参数（压力，物位，流量，温度，ph值等）自动的按照预定的规律运行。
b：过程控制概念：采用模拟或数字控制方法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。
1.开环控制与反馈控制的比较开环优点:结构简单，成本低廉，工作稳定，当输入信号和扰动能预先知道时，控制效果较好。
缺点：不能自动修正被控制量的偏离，系统的元件参数变化以及外来的未知扰动对控制精度影响较大。
闭环优点：具有自动修正被控制量出现偏离的能力，可以修正元件参数变化以及外界扰动引起的误差，控制精度高。
缺点：被控量可能出现振荡，甚至发散。
1.3过程控制系统的类别a：定值控制系统b：随动控制系统c：程序控制系统1.4过程控制系统的特点(1)被控对象的多样性(2)对象存在滞后（3）控制系统比较复杂（4）系统有众多过程检测仪表，控制仪表（5）控制方案丰富第二章单回路控制系统设计1.单回路控制系统定义：指由一个被控对象、一个测量变送器、一个调节器和一个执行器组成的单闭环负反馈控制系统。
2、单回路控制系统的设计前提：充分了解具体的生产工艺、生产过程和控制要求。
⏹正确选择被控变量；⏹正确选择控制变量；⏹正确选择测量变送装置；⏹正确选择调节阀的开闭型式及其流量特性；⏹正确选择控制器的类型及其正反作用，控制规律；3.被控变量的选择的一般原则-y(t)a．对控制目标具有决定性作用的工艺变量作为被控参数；b．要有足够大的灵敏度；c．能满足工艺要求；d．仪表能够实现4.被控变量的选择方法1、直接指标：对于以温度、压力、流量、液位为控制指标的生产过程，就选择温度、压力、流量、液位为被控变量。
2、间接指标：若存在仪表无法测量产品成分或物性参数（密度、粘度等）作为被控变量时，可选择一种间接的指标作为被控变量。
过程控制系统复习大纲
过程控制系统复习大纲第一章1、过程控制系统的分类及性能指标（P4）（1）、分类：按系统结构特点分：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈复合控制系统按给定值信号特点分：定值控制系统、随动控制系统（2）、性能评价指标：1）、系统必须是未定的。
2）、系统应能提供尽可能好的稳态调节（静态指标）。
3）、系统应能提供尽可能好的过渡过程（动态指标）。
2、阶跃响应性能指标（P7）（1）、稳态误差ery()B（2）、衰减比n1B2y(t)y()（3）、超调量（%）=p100%y()（4）、过渡过程时间t3、重要习题（P14）（1）、过程控制系统由哪些环节组成的，各有什么作用？过程控制系统有哪些分类方法？答：过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送环节等环节组成。
控制器的作用是接受测量变送装置送来的信号，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。
被控过程是指需要控制的生产设备或装置。
测量变送的作用测量被控过程的数值并将其转换为一种特定的输出信号。
（2）、1.4、1.8第二章1、DDZ-III型仪表：集成电路。
信号标准：4~20mA，20~100kPa（P10）2、绝对误差、相对误差、引用误差、仪表精度等级（P17）（1）、绝对误差：仪表输出信号所代表的被测值与被测参数真值之差。
显然，绝对误差只能是被测值与约定真值或相对真值之差。
（2）、相对误差：绝对误差与约定真值的百分比定义为仪表的相对误差。
（3）、引用误差：绝对误差与仪表量程的百分比称为仪表的引用误差。
（4）、精度等级：又称准确度级，是按国家统一规定的允许误差大小划分成的等级。
我国生产的仪表，其精度等级有：0.001、0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。
级数越小，精度就越高。
注：例2.13、工业测温（P23-26）（1）、热电偶：测温原理、补偿导线的作用，什么是热电偶的冷端温度补偿？如何补偿？吕全军整理测温原理：热点效应补偿导线的作用：将热电偶的冷端延伸出来。
过程控制复习资料
Q = (I − 4) ∙
Qmax 16
=
I 2 −4 Q 2 max I 1 −4 Q 1 max
∙
仪表比值K =
I 2 −4 I 1 −4
K=
Q2 Q1
=
I 2 −4 Q 2 max I 1 −4 Q 1 max
∙
2 流量与测量信号成非线性关系 流量监测信号未经过开方处理时，流量与后差的关系为 Q=C ∆P当差压由零变到最大值 ∆Pmax 时，仪表处处电流为 4~20mA ，主动仪表输出电压为 0.001~0.1MP 对于电动仪表
I −4 16
=
∆φ ∆Pmax
=
Q2 Q2 max
Q2 = I − 4 ∙
R2 MAX 16
Q2 2 Q2 1
= K2 =
2 I 2 −4 Q 2 max
I 1 −4
∙
Q 1 max
2
= K′ = K2
Q 2 2 max Q 1 2 max
均匀控制，适用场合 两个被调量，一个控制量 整定 ：调节作用不能强 分程控制系统适用场合 目的：扩大可调比，适用 I（间歇 Q，不灵敏区） 自动选择控制系统：有选择器 无扰切换方法：跟踪，选择控制 场合：系统间，平自动切换，执行机构间切换 第七章 不变性原理：控制系统的被调量与扰动量绝对无关或在一定的准确度下无关 前馈反馈区别：1）控制依据不同，前馈：干扰（一对一） 反馈：偏差 2） 结构不同：前馈：开环，反馈：闭环 3） 对系统的影响不同：前馈：与稳定性无关 反馈：绝对系统的性能， 4） 经济性不同，前馈：只能针对单个干扰信号 反馈：对切干扰，反馈都可控制 前馈—反馈控制
第一章 1，过程控制的任务与目标：生产过程的总目标：应该是在可能获得的原料和能源条件下， 以最经济的途径将原物料加工的合格产品。 生产过程总目标具体表现为：生产过程的安 全性，稳定性和经济性。 2，过程控制系统有哪些部分，作用 答：1 被调量：表征生产过程是否正常运行并需要加以调节的物理量 2 给定值：按生产要求被调量必须维持的希望值，简称给定值 3 控制对象：被调节的生产过程或设备称为控制对象。 4 调节机构：可用来改变进入控制对象的物质或能量的装置 5 控制量（调节量） ：由调节机构（阀门，挡板等）改变的流量或能量，用以控制被调 量的变化 6 扰动：引起被调量偏离其给定值的各种原因 7 控制过程（调节过程） ：原来处于平衡状态的控制对象，一旦受到扰动作用，被调量 就会偏离给定值， 要通过自动控制仪表或运行人员的调节作用便被调量重新恢复到新的平衡 状态的过程。 8 自动控制系统：自动控制仪表和控制对象通过信号的传递互相联系起来构成的一个自 动控制系统。 3 控制系统的分类方法 1 按被控参数分类：可分为温度，压力，流量，液位，物位，物性，成分控制系统 2 按被控量数分类：可分为单变量过程控制系统，多变量过程控制系统 3 按设定值分类：定值控制系统，随动（伺服）控制系统 4 按参数性质分类：集中参数控制系统，分布参数控制系统 5 按控制算法分类：简单，复杂，先进或高级控制系统 6 按控制器形式分类：常规仪表过程控制系统，计算机过程控制系统。 第二章 1 过程典型动态特性分为有自平衡能力和无自平衡能力。 2 建模目的：设计控制系统，参数的设置，离线研究，模型的在线辨识，设备厂家对产品研 发的依据 如何建模： 1 理论建模， 2 实验建模 如何利用： 1 离线： 实验室， matlab 仿真研究 2 在线：在线研究 3 第三章 1 控制通道对象 W(s)=(1+Ts )n ≈ 1+Ts e−τ s 1)k 增加，稳定性下降 2）T 增加控制灵敏度下降过 渡过程加长，2/T≥0.5 时为大纯滞后系统 3）τ增加动态性能下降 干扰通道对象 W(s)=
过程控制复习资料
自动 F1207 班复习资料
整理人：申思远
曹亚辉
王勐
温梦珂
互操作性，在遵守同一通信协议的前提下，可将不同厂家的现场 设备产品统一组态。 阶跃响应与偏差积分性能指标的异同和优缺点 一 阶跃响应性能指标，系统工程整定时采用； 偏差积分性能指标，计算机仿真或理论分析时采用。 二 阶跃响应性能指标中各单项指标清晰明了，但如何统筹（兼顾偏差和时间）， 则比较困难。 偏差积分性能指标可综合偏差和时间关系，即可以兼顾衰减比、超调量和过渡 过程时间等各单项指标，属于综合性能指标。 一般来说，阶跃响应性能指标便于工程整定，在工程应用中使用广泛；而偏差 积分性能指标则更便于计算机仿真和理论分析 压力的表示方式有比如真空度、绝压等，要详细了解，能分别用图示和语 言描述。 压力的表示方式有三种： 1 绝对压力 Pa，物体所承受的实际压力，其零点为绝对真空。 2 表压力 P，指高于大气压力时的绝对压力与大气压力之差。 3 真空度（负压） Ph，大气压力与低于大气压力时的绝对压力之差。
冷端处理方法：
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（1） 冰点槽法，即将冷端温度保持为 0℃. （2） 对冷端温度进行修正，具体包括温度修正（）和热电势修正（查表法） （3） 冷端温度自补偿法，包括电桥补偿法和 pn 结补偿法。 （4） 采用导线补偿法，即用一种专用导线，将热电偶的冷端延伸出来，并 称这种专用导线为“补偿导线”。 25.动圈式仪表的工作原理 先用传感器将被测参数转换成电势或电阻，再由测量电路将其转换成流过动圈 （可转动的线圈）的电流，此电流使线圈偏转，并带动指针在刻度盘上指示出 被测参量数值 26.控制器的控制规律 位式控制，比例控制，比例积分控制，比例微分控制，比例积分微分控制 27.气动执行器主要由两部分组成，各起的作用。 调节机构（阀体）和执行机构 28．电接力压力表的工作原理 电接点压力表基于测量系统中的弹簧管在被测介质的压力作用下，迫使弹簧管 之末端产生相应的弹性变形一位移，然后经过放大，由固定齿轮上的指针(连同 触头)将被测值在度盘上指示出来。与此同时，当其与设定指针上的触头(上限 或下限)相接触(动断或动合)的瞬时，致使控制系统中的电路得以断开或接通， 以达到自动控制和发信报警的目的 29.集散系统的概念，优缺点 DCS 概念：由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机 系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等技术，其基本思想是分散控制、集 中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。 优缺点：P203 30.过程控制系统主要包含的内容，各自的任务是什么 测量变送：主要用于确定被控变量的当前值 执行器：接受控制器输出的控制信号，并转换成位移（直线位移或角位移）或 速度，以控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的控制。 被控过程：需要实现控制的设备、机器或生产过程，又称被控对象
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1、过程控制是根据工业生产过程的特点，采用测量仪表执行机构计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程系统，实现工业生产过程自动化。
2、过程控制有多种方案，包括单回路控制系统前馈控制系统3、控制系统按照结构特点可分为反馈控制系统前馈控制系统复合控制系统。
按给定值信号特点分为定值控制系统、随动控制系统。
4、防爆技术的种类包括隔爆型本安型正压型油浸型充砂型等5、过程控制中压力检测方法有应变片式，压阻式，弹性式，液柱式。
6、半导体热敏电阻包括正温度系数PTC 负温度系数NTC 临界温度电阻CTR。
7、节流流量计基于节流变压降原理，由节流件、导压管及差压检测仪表组成。
8：物位测量方法静压式浮力式电气式超声波式。
9：过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。
10调节阀由阀芯阀体组成11调节阀的流量特性有直线流量特性、对数（等百分比）流量特性、抛物线流量特性和快开流量特性四种。
12：DCS的设计思想是控制分散、管理集中。
13：在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭环比值控制和变比值控制三种。
14、Smith预估补偿原理是预先估计出被控过程的数学模型，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的纯滞后进行补偿。
15、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环节组成。
16、仪表的精度等级又称准确等级，通常用引用误差作为判断仪表精度等级的尺度。
17、过程控制系统动态质量指标主要有衰减比n 、超调量σ和过渡过程时间ts。
静态质量指标有稳态误差ess。
18、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。
19、绝对误差是指仪表输出信号所代表的被测值与被测参数真值之差20、引用误差是绝对误差与仪表量程的百分比。
21、调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀、和液动调节阀三大类22、积分作用的优点是可消除稳态误差（余差），但引入积分作用会使系统稳定性下降。
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。
过程控制系统考试知识点复习和总结----终极版（DOC）
过程控制系统考试知识点复习和总结----终极版（DOC）第一篇：过程控制系统考试知识点复习和总结----终极版(DOC) 第五章复杂控制系统（串级、比值、均匀、分程、选择、前馈、双重控制）串级控制系统定义：采用不止一个控制器，而且控制器间相串接，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值的系统。
调节过程：当燃料气压力或流量波动时，加热炉出口温度还没有变化，因此，主控制器输出不变，燃料气流量控制器因扰动的影响，使燃料气流量测量值变化，按定值控制系统的调节过程，副控制器改变控制阀开度，使燃料气流量稳定。
与此同时，燃料气流量的变化也影响加热炉出口温度，使主控制器输出，即副控制器的设定变化，副控制器的设定和测量的同时变化，进一步加速了控制系统克服扰动的调节过程，使主被控变量回复到设定值。
当加热炉出口温度和燃料气流量同时变化时，主控制器通过主环及时调节副控制器的设定，使燃料气流量变化保持炉温恒定，而副控制器一方面接受主控制器的输出信号，同时，根据燃料气流量测量值的变化进行调节，使燃料气流量跟踪设定值变化，使燃料气流量能根据加热炉出口温度及时调整，最终使加热炉出口温度迅速回复到设定值。
特点：能迅速克服进入副回路扰动的影响串级控制系统由于副回路的存在，改善了对象特性，提高了工作频率串级控制系统的自适应能力设计：⑴主、副回路副回路应尽量包含生产过程中主要的、变化剧烈、频繁和幅度大的扰动，并力求包含尽可能多的扰动。
设计副回路应注意工艺上的合理性；应考虑经济性；注意主、副对象时间常数的匹配⑵串级控制系统中主、副控制器控制规律主控制器起定值控制作用，副控制器对主控制器输出起随动控制作用，而对扰动作用起定值控制作用。
主被控变量要求无余差，副被控变量却允许在一定范围内变动。
主控制器可采用比例、积分两作用或比例、积分、微分三作用控制规律，副控制器单比例作用或比例积分作用控制规律。
⑶主、副控制器正、反作用的选择先依据控制阀的气开、气关形式，副对象的放大倍数,决定副控制器正反作用方式,即必须使的Kc2KvKp2Km2乘积为正值，其中Km2通常总是正值。
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)
过程控制系统 复习讲义
第四章 PID调节原理
3、炉出口温度调节，当适当引入微分作用 后，有人说比例度可以比无微分时小些， 积分时间也可短些，对吗？为什么？
答案：这样说是对的。因为微分作用是超 前的调节作用，其实质是阻止被调参数 的变化，提高系统的稳定性，适当的减 小比例度和积分时间有利于提高系统的 质量。
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第五章 串级控制系统
1、有一台PI调节器，δ=100%，Ti=1分，若将P改为200%时，： 1、调节系统稳定程度提高还是降低？为什么？ 2、动差增大还是减小？为什么？ 3、静差能不能消除？为什么？ 4、调节时间加长还是缩短？为什么？
答案：
∵ΔU=Kp*e+Kp/Ti∫edt
其中：ΔU—输出变化量，e—输入变化量，Kp—比例常数，
1. 掌握串级控制系统的结构形式 2. 5.3、5.7、5.8
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第六章 特殊控制系统
1. 比值控制系统的定义、工艺比值与比值系数的含义有什 么不同？比值系数的计算与什么有关？（并说明二者之 间的关系。 ）
2. 比值控制系统的结构形式，各有什么特点？ 3. 均匀控制系统的概念。 4. 分程控制系统的概念、应用于哪些场合？信号分程如何
即Kp减小时，调节器灵敏度降低，则克服动、静差的时间加
长）。
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第四章 PID调节原理
2. 一般常规调节系统在负荷变动或变动较大时， 为什么调节质量会变坏？如何解决？
答案：一般常规调节系统中的调节参数只能人工 调节，在工艺正常运行是调整好的 PID参数， 只能保证在这种状态下的调节质量，而调节对 象特性都为非线性的，在负荷工况变动较大时， 对象特性将发生变化，因此原来的调节器参数 就不再适应，这时要根据具体情况重新整定调 节器参数才有可能使调节质量变好。
过程控制考试复习资料.docx
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、绿。
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：（W（s） = 。
其中K表示对象的静态放大系数，T表示对象的时间常数，T表示纯T #8+1滞后时间。
10、 调节器的比例度6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L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J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：淮确、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。
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1.1过程控制系统发展概述1.仪表化与局部自动化系统特点：采用的过程检测控制仪表为基地式仪表和部分单元组合，而多数是气动式仪表。
其结构方案大多数是单输入—单输出的单回路定制系统。
理论基础是频域法和根轨迹法为主体。
3.集散式控制系统 DCS：传递的信息以引起物质、能量的运动为最终目的。
强调的是其可靠性、安全性、实时性、广泛的适用性。
智能控制方法有以下几种：分级递阶智能控制、专家控制、人工神经网络控制、拟人智能控制理论等。
1.2.1 过程控制系统的特点：（ 1）过程控制系统的多样性；（2）控制方案的多样性；（ 3）物理参数控制；（4）定值控制。
1.2.2 过程控制主要针对六大参数，即温度、压力、流量、液位（物位）、成分、物性。
1.3.1 过程控制系统的组成：由控制器、执行器、被控对象、检测变送装置组成。
将偏差送到控制器。
干扰给定偏差 e(t)u(t)操作变量q(t)被控变量c(t)控制器执行器被控对象-b(t)检测变送1.3.2过程控制的分类1.按系统结构划分：（ 1）反馈控制系统，闭环（ 2）前馈控制系统（开环）（3）前馈 - 反馈复合控制系统。
2.按设定值划分：（1）定值控制系统（ 2）随动（伺服）控制系统（ 3）程序控制系统。
1.4过程控制性能指标：（1）系统必须是稳定的（最重要）（2）系统应能提供尽可能好的稳态调节（3）过渡过程1.单项控制性能指标：（ 1）衰减比和衰减率：为了保证控制席永有一定的稳定裕度，一般要求衰减比为 4:1 ～10:1 ，相当于 75%-90%，稳态。
（ 2）最大动态偏差和超调量；（ 3）残余偏差 e ss（ 4）调节时间 t s和振荡频率（快速性指标）2.1.2建立数学模型的方法1.解析法：对被控过程的工作机理非常熟悉，被控参数与控制变量的变化都与物质和能量的流动与转换有密切关系。
2. 测试法： 1）是根据工业过程输入、输出的实测数据进行某种数学处理后得到数学模型。
2）可以在不十分清楚内部机理的情况下，把被研究的对象视为一个黑匣子，完全通过外部测试来描述它的特性。
2.2.1解析法建模步骤：（1）根据建模过程和模型使用目的作出合理假设；（2）根据被控过程内在机理建立数学模型；（3）简化3-9 用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？常用的补偿措施有哪些？答：热电偶只有在冷端温度保持不变时，才能保证电动势与被测温度之间呈单值函数关系。
另外，热电偶的分度通常是在冷端温度t 0=0℃情况下测定的。
因此，热电偶的冷端必须保持恒定以避免测量误差。
常用措施： a. 冷端恒温法 b. 电桥补偿法c. 补偿导线法。
3-11 电容式差压变送器的工作原理是什么？有何特点？答：电容式差压变送器是先将差压（压力）转换为电容量 s 的变化，再将电容量的变化转换为标准电流输出。
特点：无机械传动和调整装置，因此结构紧凑、体积小、重量轻、稳定性好、抗震性好、精度高。
3-16 电磁流量计的工作原理是什么？对被测介质有什么要求？答：根据法拉第电磁感应定律，当一导体在磁场中做切割磁力线运动时，在导体的两端即产生感生电动势，其方向由右手定则确定，其大小与磁场的感应强度、导体在磁场内的长度及导体的运动速度成正比。
介质：主要用于测量导电液体体积流量，脏污介质，腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的流量，不能测量气体、蒸汽及含有气体的液体。
2.简述串级控制系统的设计原则。
答：（1）副回路的选择必须包括主要扰动，而且应包括尽可能多的扰动；（2）主、副对象的时间常数应匹配；（3）应考虑工艺上的合理性和实现的可能性；（4）要注意生产上的经济性。
3. 简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？答：简单控制系统由一个被控对象，一个检测元件和变送器，一个调节阀和一个调节器组成。
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，输出到控制器。
控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进行比较，得出偏差，并把偏差信号按一定的控制规律运算，运算结果输出到执行器。
执行器是控制系统回路中的最终元件，直接用于改变操纵量，以克服干扰，达到控制的目的。
4. 前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质？答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰有克服作用.反馈的特点作用依据是偏差 ;不及时 :精度高 ,实施方便 ,对所有干扰都有克服作用 .由于两种控制方式优缺点互补 , 所以前馈 -反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质 .1、电气阀门定位器有哪些作用？答：①改善阀的静态特性；②改善阀的动态特性；③改变阀的流量特性；④用于分程控制；⑤用于阀门的反向动作4.1.2过程控制仪表的分类1.按能源分类：电动、气动、液动、机械式。
2.按信号类型分类：模拟式和数字式。
模拟式的信号通常为连续变化的模拟量；数字式的信号以微处理器为核心的断续变化的数字量、脉冲信号等。
3.按结构形式划分：单元组合、基地式、集中控制等。
4.1.3控制仪表的功能：（1）偏差显示；（2）输出显示；（3）内、外给定信号的选择；（4）正、反作用的选择。
4.2.1比例积分微分调节器（ PID）表达式： D ,（—，D=0，重比例）比例度：是调节器输入的相对变化量与相应的输出相对变化量之比的百分数。
, 成倒数关系。
4.2.3控制器的正反作用定义为：当控制器的测量值增加时，它的输出增加，称控制器是正作用控制器。
当控制器的测量值增加时，它的输出减小，称控制器是反作用控制器。
其主要作用实施控制系统形成负反馈。
4.4.1 执行器的组成：由执行机构和调节机构组成。
阀芯和位移4.4.2 调节阀的气开与气关的形式：是由安全生产的要求决定的。
即当危险发生时，控制信号消失，如果阀门处于打开状态安全，则选气关阀；如果阀门处于关闭状态安全，则选气开阀。
气开阀是控制信号增加时，阀门开度增加，没有信号时处于全闭状态。
气关阀是控制信号增加时，阀门开度减小，没有信号时处于全开状态。
调节阀的流量特性：与阀芯形状和阀前后的压力差有关。
（1）理想流量特性 a. 直线流量特性 b. 对数流量特性 c. 快开流量特性4-4 什么叫调节阀的理想流量特性和工作流量特性？常用的调节阀理想流量特性有哪些？答: 1) 理想流量特性 : 在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固有流量特性，也叫理想流量特性。
工作流量特性 : 在实际的工艺装置上，调节阀由于和其他阀门、设备、管道等串连使用，阀门两端的压差随流量变化而变化，这时的流量特性称为工作流量特性。
2) 常用理想流量特性 : 直线流量特性、对数流量特性、快开特性。
4-14 某比例积分调节器的输入输出范围均为 4～20mADC 设, =100% , T1=2min , 稳态时 , 其输出为 6mA;若在某一时刻输入阶跃信号增加 1mA ，试求 4min 后，调节器的输出。
9mA5-6 在某生产过程中，冷物料通过加热炉对其进行加热，热物料温度必须满足生产工艺要求，故设计图所示温度控制系统流程图，画出控制框图，指出被控过程、被控参数和控制参数。
确定调节阀的流量特性、气开、气关形式和调节器控制规律及其正、反作用方式。
答：系统方框图：被控过程为加热炉；被控参数是热物料的温度；控制参数为燃料的流量。
加热炉的过程特性一般为二阶带时延特性，即过程为非线性特性。
因此，调节阀流量特性选择对数特性调节阀。
根据生产安全原则，当系统出现故障时应该停止输送燃料，调节阀应选用气开式。
即无气时调节阀关闭。
控制器的正反作用的选择应该在根据工艺要求，原则是：使整个回路构成负反馈系统。
控制器的正、反作用判断关系为：（控制器“±”）·（控制阀“±”）·（对象“±”）＝“－”；调节阀：气开式为“＋” ，气关式为“－”；控制器：正作用为“＋” ，反作用为“－”；被控对象：按工艺要求分析，通过控制阀的物量或能量增加时，被控制量也随之增加为“＋” ；反之随之降低的为“－”；变送器一般视为正作用。
根据安全要求，调节阀选气开式 K v为正，温度变送器 K m一般为正，当调节器增加时，温度值增加，故过程（对象）为正，为了保证闭环为负。
所以调节器应为负作用。
(2)比例积分（ PI ）时域表达式：( 3) 比例积分微分（ PID）时域表达式：5－7 下图为液位控制系统原理图。
生产工艺要求汽包水位一定必须稳定。
画出控制系统框图，指出被控过程、被控参数和控制参数。
确定调节阀的流量特性、气开、气关形式和调节器的控制规律及其正反作用方式。
解：控制系统框图如右图所示。
被控过程 为汽包； 被控参数 是汽包的液位； 控制参数 为给水的流量。
汽包的过程特性为一阶带时延特性，即过程为非线性特性。
因此，调节阀流量特性选择对数特性调节阀。
根据生产安全原则，当系统出现故障时应该停止输送燃料，调节阀应选用气关式。
即无气时调节阀打开。
保证在控制出现故障时，汽包不会干烧。
调节阀：选择气关式调节阀，故 K V 为“－”；被控对象：按工艺要求分析，通过给水增加时，被控制参数的液位也会增加。
所以 K 0 为“＋”；变送器一般视为正作用。
控制器的正、反作用判断关系为：（控制器“？”）·（控制阀“－”） ·（对象“＋”）＝“－”根据判断关系式，调节器应为正作用。
5-9 对图所示的液位过程，输入量为 Q ，流出量为 Q 2 、 Q 3 ，液位 h 为被控参数，水箱截面为 A ，并设 R、 12 R 3为线性液阻。
（1）列写液位过程的微分方程组； （2）画出液位过程的框图；（3）求出传递函数H (s) Q 1(s)，并写出放大倍数 K 和时间常数 T 的表达式。
QQQA d h123dtQ 2hR 2Q 3hR 3（1）微分方程组（ 2）框图如图：H ( s)R 2 R 3（3） Q 1( s) AR 2R 3 s R 2 R 35-10以Q1为输入、h2为输出列写图 5-10 串联双容液位过程的微分方程组，并求出传递函数H 2 ( s) Q 1 (s) 。
QQAdh 1121dth 1 h 2Q 21）方程组：R 2R 2Adh2QQ23dtQ 3h 2R 3H 2(s)R 32）传递函数：Q 11 (s)T 1T 2 s 2 (T 1 T 2 T 12 ) s 13T 1A 1R 2, T 2 A 2 R 3 , T 12A 1 R 3式中：第 6 章6.3.2 调节器参数整定方法：（ 1）经验凑试法（ 2）衰减曲线法（ 3）看曲线调试参数第 7 章1、原则上，主副对象的时间常数之比应在 3～ 10，避免发生共振。
2、主、副控制器控制规律的选择： 主调节器起定值控制作用，副调节器起随动控制作用，这是选择控制规律的基本出发点。