调节仪表重点

一、过程控制装置大致分为哪几类？

(一)按能源形式分类：可分为气动、电动、液动、混合式等几类，通常气动和电动较为普遍。（气动调节仪表采用气压信号作为能源，具有结构简单、工作可靠、安全防爆、易于维修等特点；电动调节仪表采用220V交流供电或24V直流供电，具有能源选取方便，信号无滞后，远距离传输，易于集中显示和操作，便于和计算机联用等）

(二)按信号形式分类：模拟式控制装置和数字式控制装置。

模拟式控制装置：传输信号通常为连续变化的模拟量，如气压信号、电流信号、电压信号等。（该装置大都线路简单，工作可靠，抗高频干扰能力强）

数字式控制装置：传输信号通常为断续变化的数字量，如脉冲信号。（该装置编程灵活）

(三)按结构形式分类

1、基地式调节仪表：

2、单元组合式调节仪表；

3、组装式综合控制装置；

4、集中分散型综合控制系统。

二、在过程控制装置中，它的防爆方法有几种？防爆结构如何？

隔离型和安全火花型。

1.隔离型防爆结构：是把过程控制装置的电路和接线端子全部放在隔爆表壳表内，表壳强度要足够大，表壳接合面间隙要足够深，而最大间隙宽度要足够。

因此，即使装置因事故产生火花，造成表壳内部爆炸时，也不会引起装置外部的爆炸性混合物爆炸。

2.安全火花型防爆结构：指在正常状态下或事故状态下所产生的火花及达到的温度均不能引起爆炸性混合物爆炸的一种防爆类型。

正常状态是指电气设备在设计规定条件下的工作状态，在正常的断开和闭合电路时也可能产生火花。

三、简述积分饱和概念？积分饱和现象有什么危害？当过程控制系统发生积分饱和时，应如何消除？

网上资料：积分饱和的概念：如果执行机构已经到极限位置，仍然不能消除静差时，由于积分作用，尽管PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作，这就叫做积分饱和。

积分饱和的危害：a,当偏差产生跃变时，位置型PID算式的输出将急剧增大或减小，有可能超过执行机构的上（下）限，而此时执行机构只能工作在上限。b、系统输出需要很长时间才能达到给定值，在这段时间内算式的积分项将产生一个很大的积累值。c、当系统输出超过给定值后，偏差反向，但由于大的积分积累值，控制量需要相当一段时间脱离饱和区，因此，引起系统产生大幅度超调，系统不稳定。

消除方法：a、积分分离法 b、变速积分PID控制算法 c、超限消弱积分法 d、有效偏差法 e、抗积分饱和

老师的PPT：

00

t

t

02

V ∆02

V ∆03V ∆

(M I C C /)

02

V ∆ (M I C C /)

02

V C

C K

M

I

∆

I T I

图3-17 PI 电路阶跃响应特性

对于PI 电路，只要输入信号02V 不消除，03V 将不断地增加(或减少)，直到输出电压被限制住，即呈饱和工作状态时为止。

在正常工作时，电容M C 上的电压CM V 恒等于输出电压03V ，但在饱和工作状态时，输出电压已被限制住，而输入信号02V 依然存在，02V 将通过I R 向M C 继续充电(或放电)，所以CM V 将继续增加(或减小)，这时它已不等于03V 了，其结果是使3IC 的T f V V ≠，这一现象称为“积分饱和”。

危害：如果这时输入信号02V 极性改变，由于电容M C 上的电压不能突变，故3IC 的输出03V 不能及时地跟着02V 变化，调节器的控制作用将暂时处于停顿状态，这种滞后必然使控制品质变坏。

解决积分饱和现象的关键：在PI 电路的输出一旦被限制时，即02V 不能再增加(或减少)时，应设法停止对电容M C 继续按原来方向充电(或放电)，使其不产生过积分现象。 四、

简述积分时间T1对系统过渡的影响？

我们仍然认为0T 、m T 、K 等参数为定值，

但是，由该系统的特征方程式可知，加入积分控制规律后，原来的二阶系统成为三阶系统，如果忽略测量变送器的时间常数m T ，则系统的闭环传递函数为：

()()

()p

I

p

I I I I I P I I I KK

s T

KK

s T T s

T K s T K K K s T s T s

T K s F s Y +++=

+++=

111)

()(2000（2-15） 式中：0K K K I =

由式(2-15)可知，这是一个二阶系统，其特征方程为：

()0

120=+++p

I P

I KK s T KK

s T T 或： 022

002=++ωωξs s PI

其衰减系数：

I

P

P

PI

T KK

T KK 02

1+=

ξ

（2-16）

由式(2-16)可知： 1，I T 愈大，则PI ξ愈大，而且可能使PI ξ大于1；

2，I T 愈小，则PI ξ亦可能使PI ξ小于1。

可以看出（影响）： 1，I T 的大小表示积分作用的强弱，I T 愈小表示积分作用愈强,反之亦然。 2，当I T 由大到小变化时，积分作用由弱到强变化，系统过度过程可能由不振荡到振荡，I T 愈小，系振荡愈激烈。 3，积分作用的引入，一方面消除了系统的余差，而另一方面却降低了系统的其他品质指标。

五、对过程控制规律有几种实现的方法？ 一、利用反馈回路实现调节器各种控制规律 （用传递函数来表示其输出与输入的关系：

即: )

(1)(s KW

K

s W f

+=

(2—25)

K

y

x

+

-

W f

(s)

图2-15 PID 控制规律方框图

当K 很大时: )

(1)(s W

s W f

≈

(2-26)

1.实现PI 控制的规律的方法

PI 调节器的传递函数 ⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛+=+=

s T P s T s T P s W I B I I B 11

11)( (2-27) 所以，要求反馈回路的传递: s

T s T P s W s W I I B f +=

≈

1)

(1)( (2-28)

即反馈回路的特性为实际微分环节（图2-16):

K

y

x

+

-

s

T s

T I I +1δ 图2-16 PI 作用调节器的方框图

2.实现PD 控制规律的方法

PD 调节器的传递函数: )1(1)(s T P s W D B

+=

(2-29)

所以，要求反馈回路的传递函数: s

T P s W s W D B f +=

≈

1)

(1)( (2-30)

即反馈回路的动态特性应为惯性环节，（图2-17a ）。