过程工程控制总复习题及笔记

过程控制概论篇 1 1、变量的字母表示（了解）、变量的字母表示（了解） 温度：T压力：P流量 F液位或料位：L分析量（成分） ：A 密度：D重量：W 传感器：T控制器：C指示仪表：I 2 2、控制系统的组成（填空）、控制系统的组成（填空） 1）被控对象 2）测量变送器 3）执行器 4）控制器（调节器） 常规单回路控制系统 1 1、控制系统的分类（按给定值是否变化分）、控制系统的分类（按给定值是否变化分） 1）定制系统：给定值变化为零 2）随动系统：设定值变化 3）程序控制系统：设定值按一定的程序变化（是随动系统的一种特殊情况） 1 1、常规单回路结构框图、常规单回路结构框图 2 2、控制系统的性能指标、控制系统的性能指标 1 1）） 衰减比衰减比 （用于经验法进行参数诊定， 是衡量过渡过程稳定程度的动态指标） B n ：前后两个相邻波峰值之比 B n=1：等幅震荡 n1：衰减震荡 nKf， （通过根 轨迹分析得到）K0 取值尽可能大，至少大于干扰通道放大倍数 Kf； B、时间常数 T0 的影响 T0 越大，经过的容量数越多，可控性指标越小，控制越不及时，系统的控制 质量越低。T0 减小，控制作用越及时，克服扰动快，过渡时间短。但T0 太小控 制作用太强，易引起振荡，稳定性下降。所以 T0 要适当小一点，使得控制及时 又保证控制质量。 C、纯延迟的τ0 影响。 τ0 会降低系统稳定性(通过频率特性分析可得到)；纯延迟使得调节器作用要 滞后τ0，将引起超调增大，最大偏差增加，动态指标下降。从而严重降低控制 质量。容量延迟τc 可以引入微分环节显著改善,对τ0 基本没有作用。τ0 越小 越好,尽量避免引入纯延迟环节。 二：复杂控制系统二：复杂控制系统 1212、简述串级系统的特点和适用的场所以及设计的原则、简述串级系统的特点和适用的场所以及设计的原则 A1）副回路（内环）具有快速调节作用，它能有效地克服二次扰动的影响； 2）改善了对象的动态特性，提高了系统的动作频率，在相同的衰减比下，主 调节器的增益可显著加大； 3） 对负荷或操作条件的变化具有一定的自适应能力，并能自动地克服副对象 增益或调节阀特性的非特性对控制性能的影响； 4）副回路可以按照主回路的需要更精确的控制操作变量的质量流和能量流； B串级控制系统主要应用于： 对象的滞后和时间常数很大、 干扰作用强而频繁、 负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。 具体而言： 用于克服被控过程较大的容量滞后； 用于克服被控过程的纯滞后； 用于抑制变化剧烈而且幅度大的扰动； 用于克服被控过程的非线性。 C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。原则上，主副过程时间常数之比应在 3 到 10 范围内； 副回路设计应考虑工艺上的合理性； 副回路设计应考虑经济性原则。 1313、简述前馈控制的特点、简述前馈控制的特点 （1）前馈控制是按照干扰作用的大小和方向进行控制的，控制及时。 （2）前馈控制属于开环控制系统，这是前馈控制的不足之处。 （3）前馈控制器是专用控制器。 （4）一种前馈作用只能克服一种干扰。 1414、前馈控制适用于什么场合？、前馈控制适用于什么场合？ 前馈控制是按扰动而进行控制的，因此，前馈控制常用于的场合： 1）一是扰动必须可测，否则无法实施控制； 2）二是必须经常有比较显著和比较频繁的扰动，否则无此必要； 3）三是存在对被控参数影响较大且不易直接控制的扰动。 1414、前馈控制系统的局限性、前馈控制系统的局限性 前馈控制属于开环控制方式； 完全补偿难以满足，因为：要准确掌握过程扰动通道特性Wf（s）及控制通 道特性 Wo（s）是不容易的；即使前馈模型 Wm（s）能准确求出，有时工程上也 难以实现； 对每一个扰动至少使用一套测量变送仪表和一个前馈控制器，这将会 使控制系统庞大而复杂。 1515、设置均匀控制系统的目的和特点是什么？、设置均匀控制系统的目的和特点是什么？ 1）目的：使两个工艺参数在规定范围内能缓慢地均匀的变化，使前后设备在 物料供求上相互兼顾均匀协调的系统； 2）特点：1)表征前后供求矛盾的两个变量都是变化的，且变化是缓慢的； 2)前后相互联系又相互矛盾的两个变量应在允许的范围内； 3）比例度和积分时间都整定的比较大，控制作用弱； （很重要）（很重要）1616、前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈、前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈- -反馈复合反馈复合 系统能较大的改善系统的控制品质？（特别重要）系统能较大的改善系统的控制品质？（特别重要） 1）前馈控制特点 1 依据扰动动作 2 扰动可测，但不要求被控量可测 3 超前调节，可实现系统输出的不变性 4 开环调节，无稳定性问题 5 系统仅能感受有限个可测扰动 6 对于干扰与控制通道的动态模型，要求已知而且准确 7 对时变与非线性对象的适应性弱 2）反馈控制的特点 1 依据偏差动作 2 被控量直接可测 3 滞后调节，依据偏差控制，存在偏差才能调节 4 闭环调节，存在稳定性问题 5 系统可感受所有影响输出的扰动 6 对通道模型要求弱，大多情况下无需各通道模型 7 对时变与非线性对象的适应性与鲁棒性强 3）从前馈控制角度， 由于增加了反馈控制， 降低了对前馈控制模型的精确要求， 并能对未选做前馈信号的干扰产生校正作用； 从反馈控制角度，由于前馈控制的 存在，对主要干扰做了及时的粗调作用，大大减少了对控制的负担； 具体来说：前馈控制是一种补偿控制。一般来讲，前馈控制无法全部补偿扰 动对被控变量所产生的影响。因此， 单纯的前馈控制系统在应用中就会带来一定 的局限性。为克服这一弊端，前馈控制常与反馈控制联用，构成前馈—反馈控制 系统。对最主要的、显著的、频繁的无法直接控制的扰动，由前馈来进行补偿控 制； 对无法完全补偿的扰动影响，由反馈控制根据其对被控变量所产生的偏差大 小来进行控制。 1717、简单均匀控制系统与液位定值控制系统的区别是、简单均匀控制系统与液位定值控制系统的区别是 ①调节目的不同； ②调节器参数整定不同； ③工艺过程不同。 1818、什么是分程控制系统？分程控制系统的目的？、什么是分程控制系统？分程控制系统的目的？ 1）含义 一个控制器操纵几只阀门，并且是按输出信号的不同区间去操纵不同阀门。 2）设计分程控制的目的 1）为了扩大控制阀的可调范围，以改善控制系统的品质，阀的开关形式 选择同向； 2）是满足工艺上操作的特殊要求，阀的开关形式选择异向； 1919、解释串级控制、均匀控制、超驰控制、分程控制、阀位控制系统的含义、解释串级控制、均匀控制、超驰控制、分程控制、阀位控制系统的含义 。。 1）串级控制系统：值采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控 制器的设定值， 由副控制器的输入去操纵调节阀，从而对住被控变量具有更好的 控制效果。 2）均匀控制系统：控制量和被控量在一定范围内都缓慢而均匀的变化的系 统，称为均匀控制系统。 3）超驰控制系统：指在一个控制系统中，设有两个控制器，通过高低值选 择器选出能适应安全生产状态的控制信号，实现对生产过程的自动化控制。 4）分程控制系统：一个控制器的输出信号分段