过控迷你版.docx

一、填空（152分）1.过程控制系统的组成：被控对象，用于生产过程参数检测的检测与变送仪表，控制器，执行机构，报警、保护和连锁等其他部件。（P2）2.控制参数：K（放大系数）、T（时间常数）、（纯延迟时间）3.一阶惯性环节的传递函数 Gs=KTs+14.流量特性：指流体流过阀门的相对流量Qr和相对开度Lr之间的函数关系，即Q=fLr。（P50）理想流量特性：指阀前后压差保持不变的特性。主要有直线、对数、抛物线、快开四种。（书P52有蝶阀流量特性）（P50-52）工作流量特性：指在实际生产中，调节阀前后压差总是变化的时的流量特性。工作流量特性与管道系统阻力有关。（串联管道和并联管道的工作流量特性）流量系数的定义:温度为510的水，在105Pa的压降下，每小时流过调节阀水量的立方米数，以符号Kv表示（按我国法定计量单位）。流量系数对于选定控制阀的口径和结构有着重要作用。（作用）（P47）5.建模的方法：机理法建模和测试法建模。（P9）机理法：根据生产过程中实际发生的变化机理，写出各种有关的平衡方程。测试法：根据工业过程的输入和输出的实测数据进行某种数学处理后得到的模型。6.PID中P、I、D的作用：比例调节成比例地反映控制偏差，偏差一旦产生，比例调节就立即发挥作用，以减小偏差；积分调节主要用于消除余差；微分作用反映偏差的变化趋势，并能在偏差信号变得太大前，在系统中引入一个有效的早期修正，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。（P75）7.分程控制：在反馈控制系统中，一台控制器的输出可能同时去控制两个或两个以上的控制阀工作，这些控制阀在控制器的某个信号段内从全关到全开（或从全开到全关），因此需要将控制器输出信号分成若干个信号段，每一个信号段控制一个控制阀。（P126）分程控制的采用：1.扩大控制阀的可调范围，改善控制品质；2.用于控制两种不同的介质，以满足工艺操作上的特殊要求；3.用作生产安全的防护措施。(P127)反馈控制见填空题T58.数字PID公式：P：Kpe(k)I:KpTTlj=0ke(j)D:KPTDek-e(k-1)T离散化PID算法：uk=Kpek+TTlj=0kej+TDTek-e(k-1) (P77)增量式PID算法:uk=Kpek-e(k-1)+KIek+KDek-2ek-1-e(k-2) KI=KpT/TI KD=KpTD/T或 uk=q0ek+q1ek-1+q2e(k-2） q0=Kp1+TTI+TDT q1=-Kp1+2TDT q2=KpTDT (P78)9.积分控制中积分饱和产生的原因：（不一定对）1）控制器具有积分作用；2）控制器处于开环作用；3）偏差信号长期存在。(P136)10.PID参数对系统稳定性的影响：1）比例度越大相当于加大调节系统的开环增益，导致系统激烈振荡不稳定，反之比例度越小系统越稳定。2）控制系统的开环增益与积分时间成反比，积分时间越长系统越稳定。3）微分调节作用总是力图抑制被调量的振荡， 偏差变化越剧烈，由D调节器给出的控制作用越大，从而及时地抑制偏差的增长，提高系统的稳定性。11.串级控制系统的作用串级控制系统的特点：（P98）1）串级控制系统对进入副回路的扰动有很强的克服作用；2）由于副回路的存在，减小了对象的时间常数，提高了系统响应速度；3）提高系统的工作频率，改善了系统控制质量；4）串级系统有一定的自适应能力。主副控制器的选择：1）主控制器必须具有积分作用，一般都采用PI控制器。若控制对象惰性区的容积数目较多，同时有主要扰动落在副回路以外的话，可以考虑采用PID控制器。2）副控制器一般只选P控制器就行了。12.PID经验法参数整定顺序：先(比例带)后TI(积分时间)和TD(微分时间)。（P87）13.抗积分饱和的措施：限幅法、外反馈法、积分切除法。（P136）P73页也有三个方法：限定PI调节器的输出，积分分离法，遇限削弱积分法14.均匀控制的定义：均匀控制是在连续生产过程中，各种设备前后紧密联系的情况提出来的一种特殊的控制。（P122）均匀控制中为什么不能加微分控制（P124）15.解耦控制定义：解除控制回路与系统变量之间的耦合。（P167）减少耦合程度的方法：加大调节器的增益；选用适当的变量配对关系；采用多变量系统的解耦设计。（P165）16.加热炉调节系统中，什么时候采用反馈调节，什么时候采用前馈调节？17.相对增益的定义：pij与qij之比定义为相对增益或相对放大系数ij。（P160）pij是指耦合系统中，除所观察的那个调节量Uj改变了一个Uj以外，其他调节量Ukkj均不变的情况下，Uj与Yi之间通道的开环增益。qij是指所观察的Uj到Yi通道之外，其他通道均闭合且保持Ykki不变时，Uj到Yi通道之间的静态增益。相对增益的作用：可以评价一个预先选定的调节量Uj对一个特定的被控量Yi的影响程度，而且这种影响程度是Uj相对于工程中其他调节量对该被控量Yi而言的。计算相对增益矩阵。（P163）18.DCS系数，基本结构形式二、简答（只要答就有分）（65分）1.PID作用对系统性能指标的影响2.过程控制系统的组成（见填空T1）过程控制与运动控制的区别过程控制的任务：在充分了解生产过程的工艺流程和动静态特性的基础上，应用理论对系统进行分析和综合，以生产过程中物流变化信息量作为被控量，选用适宜的技术手段，实现生产过程的控制目标。3.反馈控制定义（见T5）简单基本结构图从理论上说明如何抑制系统的干扰4.比值系统的定义：凡实现两个或两个以上参数维持一定比例关系的控制系统。单闭环系统：在开环比值控制系统的基础上增加一个副流量的闭环控制回路。双闭环系统：在单闭环控制的基础上增设一个主流量控制回路。（结构图、工作原理及特点详见P112-P113）5.反馈控制：利用被控量的直接测量值调节控制变量，使被控变量保持在预期值。特点：偏差；不及时；精度高，实施方便，对所有干扰都有克服作用。前馈控制：利用扰动量的直接测量值，调节控制变量，使被控变量保持在预期值。（被控量的偏差并不反馈到控制器，而是将系统的扰动信号前馈到控制器。）特点：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（P39）（P142）6.在串级系统中怎样保证系统无静差？（主、副调节器的选择）当干扰作用于副回路时，只要主、副控制器其中之一有积分作用就能保证主变量无静差。而当干扰作用于主回路时，只有主控制器有积分作用时才能保证主变量无静差。（P110 T5.8）7.前馈控制系统的基本结构：静态前馈控制、动态前馈控制、前馈反馈控制、前馈串级控制。基本结构图（P143-P145）8.进行比值控制系统整定时，一般为什么不采用4:1方法：单闭环和双闭环比值控制系统都是一个随动控制系统，对它们的要求是：从动量能准确、快速地跟随主动量而变化，并且不易有超调。因此，不能按一般定值控制系统4:1衰减过程的要求进行整定，而应当将动量回路的过渡过程整定成非周期临界情况，这时的过渡过程既不振荡而且反应又快。（P119）9.集散控制系统的结构及各部分作用（详细作用见P270）现场级：将生产过程中的各种物理量转换为电信号；控制级；监控级；管理级。10.流量检测时，为什么要加开方器？（P120）采用差压法测量流量时，其静态放大倍数K0正比于流量，这样的环节将影响系统的动态品质。若将测试信号经过开方运算后，其输出信号与流量则成线性关系，从而使包括开方器在内的测量变送环节成为线性环节，它的静态放大系数与负荷大小无关，系统的动态性能不再受负荷变化的影响。三、参数求解题（10分）1.根据单位阶跃响应曲线，求一阶惯性环节的传递函数，确定K、T、。（P19）若采用PID调节，Z-N公式怎样确定K、T、？（P84）2.按4：1衰减法，怎样进行PID参数的整定？（P85）四、分析题（5分）1.Smith补偿器，分析系统完全抗干扰的补偿条件。（P149）2.管式加热炉温度控制系统，画出系统方框图，说明系统如何抗燃料波动的影响。（不一定对）当燃料压力或燃料热值变化时，先影响炉膛温度，然后通过传热过程逐渐影响原料油的出口温度。从燃料流量变化经过三个容量后，才引起原料油出口温度变化，TC输出信号改变阀门开度，进而改变燃料流量，在炉膛中燃烧后，炉膛温度改变，过程时间常数大，达到15min，动作不及时，偏差在较长时间内不能被消除先根据炉膛温度2t的变化，改变燃料量，快速消除来自燃料的干扰f3t、f4t对炉膛温度的影响；然后再根据原料油出口温度1t与设定值的偏差，改变炉膛温度调节器T2C的设定值，进一步调节燃料量，以保持原料油出口温度恒定。五、计算题10分）1已知系统的传递函数矩阵，求相对增益矩阵。(P160