過程控制總結(jié)

過程控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料

第1章

過程控制是指工業(yè)生產(chǎn)過程中連續(xù)或按照一定周期程序運行的生產(chǎn)和過程自動化。過程控制系統(tǒng)的定義：為實現(xiàn)對某個工藝參數(shù)的自動控制，由相互聯(lián)系、制約的一些儀表、裝置及工藝對象、設(shè)備構(gòu)成的一個整體。

連續(xù)過程：穩(wěn)態(tài)條件下連續(xù)完成生產(chǎn)任務(wù)的生產(chǎn)過程。被控量：被控制的過程變量

操作量：用來保持被控量等于或接近設(shè)定值的過程變量。干擾量：能夠影響被控量的過程變量。

過程控制系統(tǒng)的基本要求：穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性。時域控制性能指標(biāo)包括：衰減比、最大動態(tài)偏差與超調(diào)量、余差、振蕩頻率和調(diào)節(jié)時間、偏離度。

★過程控制系統(tǒng)由檢測變送單元、控制器、執(zhí)行器和被控過程組成。過程控制系統(tǒng)的分類：

按過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點分類：1.反饋控制系統(tǒng)。2.前饋控制系統(tǒng)。3.前饋-反饋復(fù)合控制系統(tǒng)。

按設(shè)定值信號的特點分類：1.定值控制系統(tǒng)。2.隨動控制系統(tǒng)。3.順序控制系統(tǒng)。鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)是定值控制系統(tǒng)。第2章

自衡：在原平衡狀態(tài)出現(xiàn)干擾時，無需外加任何控制作用，被控過程能夠自發(fā)地趨于新的平衡狀態(tài)。

無自衡：在原平衡狀態(tài)出現(xiàn)干擾時，當(dāng)沒有外加任何控制作用時，被控過程不能重新到達新的平衡狀態(tài)。

★建立被控過程的數(shù)學(xué)模型的目的：設(shè)計過程控制系統(tǒng)、整定控制器參數(shù)；指導(dǎo)生產(chǎn)工藝及其設(shè)備的設(shè)計；被控過程及新型控制策略的仿真分析和研究；工業(yè)過程的故障檢測與診斷系統(tǒng)設(shè)計。

★數(shù)學(xué)模型的基本要求：簡單、能正確可靠地反映過程輸入和輸出之間的動態(tài)關(guān)系。過程建模的基本方法：解析法，實驗辨識法，混合法解析法：根據(jù)被控過程的內(nèi)在機理，運用已知的靜態(tài)和動態(tài)物料平衡、能量平衡等關(guān)系，用數(shù)學(xué)推理的方法求取被控過程的數(shù)學(xué)模型。

實驗辨識法：根據(jù)過程輸入、輸出的實驗測試數(shù)據(jù)，通過過程辨識和參數(shù)估計得出數(shù)學(xué)模型。

混合法：將機理演繹法和實驗辨識法相結(jié)合來建立過程的數(shù)學(xué)模型。

★解析法建模的一般步驟：1.明確過程的輸入變量、輸出變量和中間變量。2.根據(jù)建模對象和模型使用目的做出合理假設(shè)。3.根據(jù)過程的內(nèi)在機理，建立靜態(tài)和動態(tài)平衡關(guān)系方程。4.消去中間變量，求取過程的數(shù)學(xué)模型。5.模型簡化。響應(yīng)曲線法：指通過操作調(diào)節(jié)閥，使被控過程的控制輸入產(chǎn)生一個階躍變化或方波變化，得到被控量隨時間變化的階躍響應(yīng)曲線或脈沖響應(yīng)曲線；根據(jù)輸入-輸出數(shù)據(jù)來辨識輸入-輸出之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。

脈沖響應(yīng)曲線法：在正常工作基礎(chǔ)上，給過程施加一個矩形脈沖輸入，通過測取相應(yīng)的輸出變化曲線來估計過程參數(shù)。第3章

★過程控制研究的四大參數(shù)：溫度、壓力、流量、物位。過程參數(shù)檢測儀表通常由敏感元件和變送單元構(gòu)成。

檢測儀表的工作特性：指能滿足被測參數(shù)測量和系統(tǒng)運行需要而應(yīng)具有的儀表輸入/輸出

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特性，主要通過量程與零點的調(diào)整與遷移來實現(xiàn)。測量誤差：可劃分為絕對誤差和相對誤差。

溫度檢測方法：按測溫元件是否與被測介質(zhì)接觸，可分為接觸式測溫和非接觸式測溫。流量：指單位時間內(nèi)流過某一截面的流體數(shù)量。物位指物料的高度，包括液位、料位、界位。第4章

★執(zhí)行器：由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)組成。

按使用能源不同，分為氣動、電動、液動。按輸出位移形式不同，分為轉(zhuǎn)角型、直線型。按動作規(guī)律不同，分為開關(guān)型、積分型和比例型。

執(zhí)行器的執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥組合實現(xiàn)氣開和氣關(guān)兩種調(diào)節(jié)。

調(diào)節(jié)閥流量特性：介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度之間的關(guān)系。調(diào)節(jié)閥的理想流量特性有直線、等百分比、快開、拋物線4種形式。

選擇蒸汽鍋爐的控制閥門時，為保證失控狀態(tài)下鍋爐的安全，給水閥應(yīng)選氣關(guān)式、燃氣閥應(yīng)選氣開式。第5章

同時具備點燃源、爆炸性物質(zhì)、空氣時，才可能產(chǎn)生爆炸。引起爆炸性危險氣體爆炸的主要點燃源:電火花和熱效應(yīng)。本安型防爆儀表必須限制能量，可靠地將電路中的電壓和電流限制在一個允許的范圍內(nèi)�！锇踩珫牛喊惭b在安全場所，是安全場所儀表和危險場所儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備，一方面?zhèn)鬏斝盘�；另一方面控制流入危險場所的能量在爆炸氣體或混合物的點火能量以下，以確保系統(tǒng)的本安防爆性能。

判斷系統(tǒng)是否屬于安全火花型防爆系統(tǒng)的充分必要條件：危險場所的儀表必須設(shè)計成安全火花型；安全場所的儀表與危險場所的儀表之間必須有安全柵，從而限制送往危險場所的電壓、電流，保證進入危險場所的電功率在安全范圍內(nèi)。第6章

PID控制原理：本質(zhì)上是一種負反饋控制，特別適用于過程的動態(tài)性能良好而且控制性能要求不太高的情況。

★PID控制參數(shù)整定：根據(jù)被控過程特性和系統(tǒng)要求確定調(diào)節(jié)器的比例度δ、積分時間TI和微分時間TD，使系統(tǒng)的過渡過程達到滿意的控制品質(zhì)。

控制參數(shù)指標(biāo)：系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)ψ=0.75～0.9（衰減比n=4:1～10:1）。

★控制器參數(shù)整定的方法分為三類：理論計算整定法、工程整定法、自整定法。第7章

★串級控制系統(tǒng)主回路是定值控制系統(tǒng)，副回路是隨動控制系統(tǒng)。

串級控制系統(tǒng)：是一種常用的復(fù)雜控制系統(tǒng)，可以有效改善控制品質(zhì)。由兩個或兩個以上的控制器串聯(lián)組成，一個控制器的輸出作為另一個控制器的設(shè)定值。

串級控制系統(tǒng)的主要特點：1.對進入副回路的二次干擾有很強的抑制能力。2.能有效改善控制通道的動態(tài)特性，提高系統(tǒng)的工作頻率。3.對負荷或操作條件的變化有一定的自適應(yīng)能力。

串級控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍：1.用于容量滯后較大的過程。2.用于純滯后較大的過程。3.用于干擾變化劇烈而且幅度大的過程。4.用于參數(shù)互相關(guān)聯(lián)的過程。5.用于克服被控過程的非線性。

前饋控制系統(tǒng)：是按照引起被控變量變化的干擾大小進行控制的，在干擾出現(xiàn)時進行控制，在偏差出現(xiàn)前把干擾影響消除。

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大滯后過程控制系統(tǒng)：在被控過程的動態(tài)特性中，既包含純滯后，又包含慣性時間常數(shù)T，若/T0.3，即為大滯后過程。

★比值控制系統(tǒng)分單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、開環(huán)比值控制系統(tǒng)。

★選擇性控制系統(tǒng)是把工藝生產(chǎn)過程的限制條件所構(gòu)成的邏輯關(guān)系疊加到正常自動控制系統(tǒng)的一種控制方法。

分程控制系統(tǒng)：將控制器的輸出信號分段，去控制兩個或兩個以上的調(diào)節(jié)閥，以使每個調(diào)節(jié)閥在控制器輸出的某段信號范圍內(nèi)全行程動作。第9章

計算機過程控制系統(tǒng)：是計算機技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)過程相結(jié)合的產(chǎn)物，是生產(chǎn)過程自動化的基本內(nèi)容。

計算機過程控制系統(tǒng)的分類：單回路或多回路控制器、可編程序邏輯控制器、工業(yè)控制計算機、集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)：1.實時性強2.長時間的高可靠性3.高抗干擾能力4.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的層次性和開放性

★現(xiàn)場總線：在過程自動化和制造自動化中，實現(xiàn)智能化現(xiàn)場設(shè)備與高層設(shè)備之間互連的、全數(shù)字、串行、雙向傳輸?shù)摹⒍喾种ЫY(jié)構(gòu)的通信系統(tǒng)。

現(xiàn)場總線的特點：1.開放性2.互操作性3.智能化4.分散化5.環(huán)境適應(yīng)性。

★計算機過程控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的三個階段，集中控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。第10章

過程控制系統(tǒng)設(shè)計要求：安全性（最基本）、穩(wěn)定性（前提）、經(jīng)濟性。

★被控變量選擇中的直接變量：直接反映產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量，又便于測量的參數(shù)。間接變量：與直接工藝參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接工藝參數(shù)。

兩者的關(guān)系：1.盡量選用對產(chǎn)品的產(chǎn)量、安全穩(wěn)定生產(chǎn)、經(jīng)濟運行等具有決定作用，并且可以直接檢測的工藝參數(shù)作為直接變量。2.當(dāng)直接變量難以獲得，或檢測滯后較大時，選取與直接變量具有單值函數(shù)關(guān)系的間接變量作為被控變量。間接變量對直接變量應(yīng)具有較高的控制靈敏度。

氣動執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)形式選擇：控制器輸出信號為零或氣源中斷時使生產(chǎn)過程處于安全狀態(tài)；在系統(tǒng)安全運行的條件下，綜合考慮節(jié)能、控制便捷等因素。

調(diào)節(jié)規(guī)律選擇的一般原則：1.當(dāng)廣義過程的控制通道時間常數(shù)較大或容量滯后較大時，應(yīng)引入D調(diào)節(jié)；當(dāng)工藝容許有靜差時，選用PD調(diào)節(jié)；當(dāng)工藝要求無靜差時，選用PID調(diào)節(jié)。2.當(dāng)廣義過程的控制通道時間常數(shù)較小、負荷變化不大且工藝要求允許有靜差時，選用P調(diào)節(jié)。3.當(dāng)廣義過程的控制通道時間常數(shù)較小、負荷變化不大，但工藝要求無靜差時，選用PI調(diào)節(jié)。4.當(dāng)廣義過程的控制通道時間常數(shù)很大且純滯后時間較大、負荷變化劇烈時，簡單控制系統(tǒng)難以滿足工藝要求，應(yīng)采用復(fù)雜控制系統(tǒng)或其他控制方案。

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壓力檢測：壓力測量的表示方法有絕對壓力，表壓，壓差，負壓。絕對壓力是被測壓力與絕對壓力零線的差值。工程上的壓力，一般是指被測壓力與大氣壓力之差，又稱為表壓�；蛘呤莾晌粗獕毫χ�差，稱為差壓。如果被測壓力低于大氣壓力，則其與大氣壓力之差值稱為負壓或真空度。因為工藝設(shè)備和測量儀表一般處于大氣職中，所以用表壓或者真空度來表示壓力的大小比較方便。測量壓力的儀表分為四大類：液柱式壓力計，彈性是壓力，電氣式壓力，活塞式壓力。

流量檢測：流量：指單位時間內(nèi)流過管道某一段截面的流體數(shù)量，陳偉瞬時流量。Qm單位時間內(nèi)流過的流體以質(zhì)量表示時稱為質(zhì)量流量。Qv以體積表示稱為體積流量。差壓流量計：基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。(孔板)節(jié)流裝置有節(jié)流件、取壓裝置。Qv=

Qm=轉(zhuǎn)子流量計：適合用于小管徑（50mm以下），小流量（幾升每小時）的測量。安裝方式：節(jié)流元件不是固定安裝在管道中，而是一個可以移動的轉(zhuǎn)子，為了使轉(zhuǎn)子在錐形管中移動不碰到管壁，可以在轉(zhuǎn)子側(cè)面開幾條斜形槽溝，流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子時，作用在斜槽中的力使轉(zhuǎn)子繞流速中心旋轉(zhuǎn)，得以保證轉(zhuǎn)子居中穩(wěn)定。電磁流量計：原理：利用導(dǎo)電液體通過磁場時在兩固定電極上感應(yīng)出的電動勢測量流速。缺點：被測的電導(dǎo)率應(yīng)大雨水的導(dǎo)電率，不能測量油類或氣體的流量。優(yōu)點;在管道中不設(shè)任何節(jié)流元件，可以測量高粘度的導(dǎo)電液體，特別適合測量含有纖維和固定顆粒的流體。渦街流量計：在管道中橫向設(shè)置組流體，流體繞過阻流體時，在下游形成兩排交替的漩渦列，通過測量漩渦產(chǎn)生的頻率測定流量。卡曼渦街條件：當(dāng)產(chǎn)生的漩渦排成兩列，并且兩列漩渦之間的寬度H與兩相鄰漩渦的距離L之比滿足H/L=0.281時，漩渦列才是穩(wěn)定的。漩渦產(chǎn)生的頻率F和流速V滿足F=St*V/d。物位檢測：物位包括液位（容器中液體的儲存高度），料位（固體或者顆粒狀物質(zhì)的高度），界位（兩種密度不同，互不相容的液體介質(zhì)的分界面）。物位測量：靜壓式，浮力式，電氣式，核輻射式，聲學(xué)式，光學(xué)式。

密閉容器液位檢測方法：差壓式液位變送器，利用壓力或者差壓變送器可以很方便的測量液體壓力或差壓，將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號。成分檢測：氧化鈷氧量計：利用氧化鈷固體電解質(zhì)作為敏感元件，將氧氣含量轉(zhuǎn)換為電信號進行顯示和遠傳。（氧氣得失電子）E=（RT/nF）*Ln（F2/F1）此關(guān)系穩(wěn)定條件1溫度T很定，氧化鈷最高靈敏溫度850℃，為保證溫度恒定，氧化鈷探頭都裝有加熱控制裝置。2參比氣體的氧含量很定，為此氧化鈷談吐都裝有氣泵，保證探頭內(nèi)空氣新鮮，氧含量等于20.8％3參比氣體與被測氣體壓力應(yīng)該相等，這樣就可以用體積百分比來代替氧分壓，儀表就可以輸出氧濃度信號。可見光波段：0.40~0.75μm紅外線：0.75~1000μm第三章控制規(guī)律：是指控制器的輸出信號與輸入偏差信號之間的關(guān)系�；�本控制規(guī)律：位式控制、比例控制、比例積分控制、比例微分控制和比例積分微分控制.。雙位控制的輸出規(guī)律是根據(jù)輸入偏差的正負，控制器的輸出為最大或最小。缺點：在位式控制模式下，被控變量持續(xù)地在設(shè)定值上下作等幅振蕩，無法穩(wěn)定在設(shè)定值上。這是由于雙位控制器只有兩個特定的輸出值，相應(yīng)的控制閥也只有兩個極限位置，總是過量調(diào)節(jié)所致。優(yōu)點：偏差在中間區(qū)內(nèi)時，控制機構(gòu)不動作，可以降低控制機構(gòu)開關(guān)的頻繁程度，延長控制器中運動部件的使用壽命。比例控制存在余差。比例控制器的輸出信號y與輸入偏差e之間成比例關(guān)系。積分控制器組成控制系統(tǒng)可以到達無余差。積分時間是控制器消除偏差的調(diào)整時間，只要有偏差存在，輸出信號將隨時間增大（或減�。�。只有當(dāng)偏差為零時，輸出停止變化，保持在某一值上。DDZ給定方式：內(nèi)給定和外給定，由信號是否來自控制器內(nèi)部區(qū)分。第四章1執(zhí)行器是自動控制系統(tǒng)中的操作環(huán)節(jié)，其作用是根據(jù)控制器送來的控制信號改變所操作介質(zhì)的大小，將被控變量維持在所要求的數(shù)值上。2氣動調(diào)節(jié)閥用壓縮空氣作為工作能源。（用于易燃易爆現(xiàn)場）流量特性：（流過閥門的流體的相對流量與閥門的相對開度間的關(guān)系）固有流量特性:（前后壓差固定）1直線流量特性：在流量小時，流量變化相對值比較大，在流量大時，流量變化相對值比較小，也就是在閥門小開度時控制作用強，大開度時控制作用很弱。2等百分比流量特性：在小開度時控制作用和大開度控制能力相等。3快開特性：適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。工作流量特性：閥門兩端壓差隨流量變化而變化。在實際應(yīng)用中希望閥阻比S值不低于0.3.氣開、氣關(guān)選擇原則:從工藝生產(chǎn)安全考慮，一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障、信號中斷時，調(diào)節(jié)閥的開關(guān)狀態(tài)應(yīng)能保證工藝設(shè)備和操作人員的安全。如果控制信號中斷時，閥門處于打開位置危害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥；反之，若閥處于關(guān)閉位置時危害小，則應(yīng)選用氣開閥。閥口徑的確定：在控制系統(tǒng)中，為保證工藝操作的正常進行，必須根據(jù)工藝要求，準(zhǔn)確計算閥門的流通能力，合理選擇調(diào)節(jié)閥的尺寸。如果口徑選的太大，將使閥門經(jīng)常工作在小開度位置，造成調(diào)節(jié)質(zhì)量不好。如果口徑選的太小，閥門完全打開也不能滿足最大流量的需要。C=,根據(jù)流通能力C選擇閥門的口徑。電、氣轉(zhuǎn)換器：將電信號轉(zhuǎn)換為氣信號（為了使氣動調(diào)節(jié)閥能夠接受電動調(diào)節(jié)器的輸出信號，必須使用電氣轉(zhuǎn)換器把調(diào)節(jié)器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流信號轉(zhuǎn)換為20~100KPA的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號）閥門定位器：使用氣動閥門定位器能夠保證閥門的精確定位。電氣閥門定位器屬于安全火花和隔爆復(fù)合型防爆結(jié)構(gòu)。電動調(diào)節(jié)閥：電動調(diào)節(jié)閥接受來自調(diào)節(jié)器的電流信號，將其轉(zhuǎn)換為閥門開度。電磁閥是利用電磁鐵的吸合和釋放，來對閥門進行通斷兩種狀態(tài)的控制，而電動調(diào)節(jié)閥是用電動機對閥門開度作連續(xù)的調(diào)節(jié)。電動執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)配用的閥門的不同要求，有直行程，角行程和多轉(zhuǎn)式三種輸出方式。安全柵：（防止危險電能從控制系統(tǒng)信號進入現(xiàn)場儀表的安全保護器）安全柵的作用是防止安全場所的危險能量竄入危險場所，它在正常情況下，只起信號傳遞作用。安全火花：電路在短路、開路及誤操作等各種狀態(tài)下可能發(fā)生的火花都限制在爆炸性氣體的點火能量之下。安全防爆的重要措施就是限制和隔離儀表電流產(chǎn)生火花的能量。安全火花防爆系統(tǒng)：如果在危險現(xiàn)場使用的儀表是安全火花防爆儀表，并且危險現(xiàn)場儀表與非危險場所（如控制室）儀表的電路連接線之間設(shè)置了安全柵，這樣的控制系統(tǒng)叫做安全火花防爆系統(tǒng)。安全柵有電阻式安全柵（電阻限流作用限制能量）、中繼放大式（利用運放的高輸入阻抗特性實現(xiàn)隔離）、齊納式（利用齊納二極管的反向擊穿特性進行限壓，電阻進行限流）、光電隔離式（利用光電耦合器進行隔離）、變壓器隔離式（利用變壓器進行隔離，將輸入、輸出、電源電路進行隔離）。常用的齊納式和變壓器隔離式。第六章：過程控制系統(tǒng)要求：安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟性。被控參數(shù)：借助控制系統(tǒng)保持恒定值（或按一定規(guī)律變化）的參數(shù)。直接參數(shù)：能直接反映生產(chǎn)過程中產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量，又易于測量的參數(shù)。間接參數(shù)：與質(zhì)量指標(biāo)有單值對應(yīng)關(guān)系、易于測量的變量，間接反映產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)過程的實際情況。兩者關(guān)系：間接參數(shù)是直接參數(shù)的單值函數(shù)�？刂谱兞浚涸诳刂葡到y(tǒng)中，用來克服干擾對被控參數(shù)的影響，實現(xiàn)控制作用的變量叫做操縱變量（控制變量）。調(diào)節(jié)器的正反作用選擇：是在調(diào)節(jié)閥氣開、關(guān)方式確定后進行的，確定原則是使整個單回路構(gòu)成負反饋系統(tǒng)。調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)方式的首要原則是保證人身安全、系統(tǒng)與設(shè)備安全。工程整定方法：穩(wěn)定邊界法（應(yīng)用廣泛）、衰減曲線法（針對臨界比例度法的不足）、響應(yīng)曲線法，（也稱動態(tài)特性參數(shù)法，開環(huán)整定方法）、經(jīng)驗法（先確定一組調(diào)節(jié)參數(shù)，然后人為調(diào)節(jié)）。第七章串級控制系統(tǒng)是在簡單控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展的。加熱爐串級控制系統(tǒng)原理：假設(shè)在穩(wěn)態(tài)工況下，原料油進口溫度和流量穩(wěn)定，燃料的熱值和流量不變，控制燃料的閥門保持在一定開度，爐膛溫度保持相對穩(wěn)定狀態(tài)，此時原油出口溫度在設(shè)定值。如果出現(xiàn)外部干擾，使穩(wěn)態(tài)工況遭到破壞，串級控制系統(tǒng)立即開始控制動作。按照擾動不同分為三種情況。1燃料壓力F3（t）燃料熱值f4(t)發(fā)生擾動，干擾進入副回路。2原料油流量f1(t)、原料油入口溫度f2(t)發(fā)生擾動，干擾進入主回路。3干擾同時作用于副回路和主回路。前饋控制的工作原理：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動時，立即將其測量出來，通過前饋控制器，根據(jù)擾動量的大小來改變控制量，以抵消擾動對被控參數(shù)的影響。前饋控制局限：1在實際工業(yè)過程中的干擾很多，不可能對每個干擾設(shè)計一套獨立的檢測裝置和前饋控制器，況且有的干擾的在線檢測很困難。2決定前饋控制器的控制規(guī)律的是被控過程的動特性Gf(s)Go1(s)調(diào)節(jié)閥Gv(s)，而他們的精確表達式是很難得到的；即使能夠得到他們的精確表達式，通過式子計算出Gb(s)，有時在物理上很難實現(xiàn)。前饋控制與反饋控制相比優(yōu)點：前饋控制器在擾動出現(xiàn)時立即進行控制，控制及時，對特定擾動引起的動、靜態(tài)偏差控制比較有效。復(fù)合控制系統(tǒng)優(yōu)點：1前饋和反饋的組合應(yīng)用，有利于對主要干擾進行前饋補償和對其他干擾進行反饋調(diào)節(jié)，保證控制精度。2由于增加了反饋控制回路，降低了對前饋控制器的精度要求，有利于簡化前饋控制器的設(shè)計和實現(xiàn)。3在單純的反饋控制系統(tǒng)中，提高控制精度與系統(tǒng)穩(wěn)定性是一對矛盾，往往為保證穩(wěn)定性而無法實現(xiàn)高精度。而復(fù)合控制能夠在一定程度上解決穩(wěn)定性與控制精度之間的矛盾。第九章：DDC（直接數(shù)字控制系統(tǒng)，directdigitalcontrol）：用一臺工業(yè)計算機配以適當(dāng)?shù)妮斎�、輸出設(shè)備，從輸入通道獲取生產(chǎn)過程的信息，按照預(yù)先規(guī)定的控制算法計算出控制量，并通過輸出通道直接作用于執(zhí)行器，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的控制。DCS分布式控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem），是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機，通信、顯示和控制等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）是由DCS與PLC發(fā)展而來。DCS現(xiàn)場控制站功能：實現(xiàn)對生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的采集與實時控制；與單回路控制儀表相比，除反饋控制功能、運算功能、報警功能、通信功能更加充實之外，最主要特點是順序控制功能大大增強。DCS操作站功能：有三大功能，以系統(tǒng)生成、維護為主的工程功能；以監(jiān)視、運行、記錄為主的操作功能；

與現(xiàn)場控制站和上位計算機交換信息的通信功能以及運行數(shù)據(jù)文件的存儲、管理功能。工程師站是對DCS進行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，其主要功能是提供對DCS進行組態(tài)，配置工作的工具軟件（即組態(tài)軟件），并在DCS在線運行時實時地監(jiān)視DCS網(wǎng)絡(luò)上各個節(jié)點的運行情況，使系統(tǒng)工程師可以通過工程師站及時調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，使DCS隨時處在最佳的工作狀態(tài)之下。操作員站功能：畫面顯示和運行操作。DCS特點：高可靠性和開放性。FCS特點：1、FCS系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議，即總線標(biāo)準(zhǔn)。2、FCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場裝置。3、FCS系統(tǒng)的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場化�，F(xiàn)場總線（Fieldbus）是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。工業(yè)以太網(wǎng)是基于IEEE802.3(Ethernet)的強大的區(qū)域和單元網(wǎng)絡(luò)。利用工業(yè)以太網(wǎng)，SIMATICNET提供了一個無縫集成到新的多媒體世界的途徑。什么叫標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置？試述差壓式流量計測量流量的原理；并說明哪些因素對差壓式流量計的流量測量有影響？標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置：包括節(jié)流件和取壓裝置。原理：基于液體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時產(chǎn)生的壓力差而實現(xiàn)流量測量的。影響因素流量系數(shù)的大小與節(jié)流裝置的形式、孔口對管道的面積比m及取壓方式密切相關(guān)；流量系數(shù)的大小與管壁的粗糙度、孔板邊緣的尖銳度、流體的粘度、溫度及可壓縮性相關(guān)；流量系數(shù)的大小與流體流動狀態(tài)有關(guān)。電磁流量計的工作原理是什么？它對被測介質(zhì)有什么要求？原理：利用導(dǎo)電液體通過磁場時在兩固定電極上感應(yīng)出電動是測量流速。對被測介質(zhì)的要求：導(dǎo)電液體，被測液體的電導(dǎo)率應(yīng)大于水的電導(dǎo)率(100cm)，不能測量油類或氣體的流量。DDZ-Ⅲ型控制器的軟手動和硬手動有什么區(qū)別？各用在什么條件下？軟手動操作是指調(diào)節(jié)器的輸出電流I0與手動操作的輸入信號成積分關(guān)系；硬手動操作是指調(diào)節(jié)器的輸出電流I0與手動操作的輸入信號成比例關(guān)系。軟手動操作：系統(tǒng)投運硬手動操作：系統(tǒng)故障.。什么叫控制器的無擾動切換？在DDZ-Ⅲ型調(diào)節(jié)器中為了實現(xiàn)無擾切換，在設(shè)計PID電路時采取了哪些措施？調(diào)節(jié)器進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換后，輸出值不發(fā)生跳動，即狀態(tài)轉(zhuǎn)換無沖擊。CM、CI。。。PID調(diào)節(jié)器中，比例度P、積分時間常數(shù)TI、微分時間常數(shù)TD分別具有什么含義？在調(diào)節(jié)器動作過程中分別產(chǎn)生什么影響？若將

TI取∞、TD取0，分別代表調(diào)節(jié)器處于什

么狀態(tài)？比例度P含義：使控制器的輸出變化滿量程時（也就是控制閥從全關(guān)到全開或相反），相應(yīng)的輸入測量值變化占儀表輸入量程的百分比。比例作用的強弱取決于比例度的大小。積分時間常數(shù)TI含義：TI越小，積分作用越強；越大積分作用越弱；若將TI取∞，則積分作用消失。微分時間常數(shù)TD含義：TD越大，微分作用越強；TD取0，微分作用消失。什么是調(diào)節(jié)器的正/反作用？在電路中是如何實現(xiàn)的？正作用：偏差=測量值-給定值。反作用：偏差=給定值-測量值。運放輸入端的切換開關(guān)實現(xiàn)的。什么是串聯(lián)管道中的閥阻比S？S值的變化為什么會使理想流量特性發(fā)生畸變？閥阻比：用閥阻比SpTmin/po表示存在管道阻力的情況下，閥門全開時，閥門前后的最小壓差

pTmin占總壓力po的比值。在S＜1時，由

于串聯(lián)管道阻力的影響，使閥門開大時流量達不到預(yù)期的值，也就是閥的可調(diào)范圍變小。隨著S值的減小，直線特性漸漸區(qū)于快開特性，等百分比特性漸漸趨近于直線特性。什么叫氣動調(diào)節(jié)閥的氣開式與氣關(guān)式？其選

擇原則是什么？氣開式：無壓力信號時閥門

全閉，隨著壓力信號增大，閥門逐漸開大的氣動調(diào)節(jié)閥為氣開式。氣關(guān)式：無壓力信號時閥門全開，隨著壓力信號增大，閥門逐漸關(guān)小的氣動調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)式。選擇原則：從工藝生產(chǎn)安全考慮，一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障、信號中斷時，調(diào)節(jié)閥的開關(guān)狀態(tài)應(yīng)能保證工藝設(shè)備和操作人員的安全。簡單控制系統(tǒng)由測量變速器、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、被控過程四個環(huán)節(jié)組成。評價控制系統(tǒng)動態(tài)性能的常用單項指標(biāo)有哪些？各自的定義是什么？單項性能指標(biāo)有：衰減比、超調(diào)量與最大動態(tài)偏差、靜差、調(diào)節(jié)時間、震蕩頻率、上升時間和峰值時間。衰減比：等于兩個相鄰的同向波峰值之比n。過渡過程的最大動態(tài)偏差：對于定值控制系統(tǒng)，是指被控參數(shù)偏離設(shè)定值的最大值A(chǔ)。超調(diào)量：第一個波峰值y1與最終穩(wěn)態(tài)值y（）之比的百分數(shù)。殘余偏差C：過渡過程結(jié)束后，被控參數(shù)所達到的新穩(wěn)態(tài)值y（）與設(shè)定值之間的偏差C稱為殘余偏差，簡稱殘差。調(diào)節(jié)時間：從過渡過程開始到過渡過程結(jié)束所需的時間。振蕩頻率：過渡過程中相鄰兩同向波峰（或波谷）之間的時間間隔叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。峰值時間：過渡過程開始至被控參數(shù)到達第一個波峰所需要的時間。為什么說轉(zhuǎn)子流量計是定壓式流量計？而差壓式流量計是變壓降式流量計？雖然轉(zhuǎn)子流量計也是根據(jù)節(jié)流原理測量流量的，但它是利用節(jié)流元件改變流體的流通面積來保持轉(zhuǎn)子上下的壓差恒定。所以是定壓式。是基于流體流動的節(jié)流原理，利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置是產(chǎn)生的壓差實現(xiàn)流量測量的。所以是變壓降式。

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