西华大学 过程控制 复习总结.doc

第一章：1.过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。控制系统分类：a、按设定值的形式不同分为（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统b、按系统机构特点分类（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈反馈复合控制系统2.控制系统暂态性能指标：（1）衰减比n和衰减率（2）最大动态偏差A和超调量（3）残余偏差C（4）调节时间Ts和振荡频率。综合性能指标：（1）偏差积分（2）绝对偏差积分IAE（3）平方偏差积分ISE（4）时间与绝对偏差积分ITAE第二章1.温度检测常用传感器：热电偶、热电阻、集成温度传感器。2.常用压力称谓及常用压力检测方法答：称谓：绝对压力、压力、压差、真空度。被测压力与绝对压力零线的差值为绝对压力；被测压力与大气压的差叫压力，两未知压力之差叫压差，被测压力低于大气压差值称为真空度。检测方法：液柱式压力计：根据流体静力学原理：将压力转化为液柱的高度，弹性式压力计：利用弹性元件受压产生形变，电气式压力计：通过各种敏感元件将压力转换为电量，活塞式压力计：被测压力与活塞上加的砝码质量进行平衡来测量的。3.流量基本概念（单位时间内流过管道某一截面的流体数量）、差压式流量计原理（利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流体测量）、转子流量计特点及应用场合（仪器具有较高的灵敏度，适合于小管径，小流量的测量）、电磁流量计优缺点（优点：1.被测量流体的压力损失小；2.可以测量各种导电液的流量，流体可以含有固体颗粒；3.输出信号与流量之间的关系不受流体的物理性质变化和流动状态的影响；4.测量响应速度快，可以测量脉动流量。缺点：1只能测量导电液体流量，要求导电率不小于水的导电率2由于感应电势数值很小，后级采用高放大倍数放大器，很容易受外界磁场干扰。）、漩涡流量计特征（利用流体遇到阻碍物后产生旋涡测量流量。）、椭圆流量计特点（椭圆流量计测量精度与流体的流动状态无关，适合高粘度流体的测量，要求测量液体中不能有固体颗粒，工作温度不能超过规定范围。）4.常用物位称谓（液位：容器中液体储存高度，料位：固体或颗粒物质的堆积高度，界位：密度不同，互不相容液体介质分界线。）、静压法测量物位的注意事项（静压测量只适用液位测量）5.氧浓差电池效应：在固态氧化锆中掺入一定比例的氧化钙，此时此时四价的锆电子被二价的钙所置换，形成养离子空穴，当温度达到800度以上时空穴氧化锆就形成良好的氧离子导体，氧气能够以离子形式从浓度高一侧向浓度低的一侧移动，氧分子从铂电极处电子，成为氧离子进入氧化锆空穴，高氧侧铂电极处发生还原反应，铂电极数去电子带正电，低氧侧铂电极发生氧化反应，低氧铂得到电子带负电。只要两侧有氧分压差，此过程将持续，高氧侧 铂电极和低氧层侧铂电极间就有电动势输出。6.气相色谱分析仪的色谱分离原理：当被分析的样气脉冲在称为“载气“的运载气体的携带下，按一定方向通过吸附剂时，样气中各组分别与吸附剂进行反复吸附和脱附分配过程，吸附作用强的组分前进缓慢，而吸附作用弱的前进组分则很快通过了，这样个组分由于前进速度不同而被分开，时间上先后不同的流露出色谱。7.特征吸收波段的含义：大部分原子气体对125um波长范围的红外线都具有强烈的选择吸收特性。第三章1. P、I、D控制规律的优缺点比例控制（P）：优点：控制及时，反应灵敏，偏差越大、控制力度越大。缺点：控制结果存在余差。积分控制（I）：优点：可以到达无余差。缺点：控制作用是随着时间积累才逐渐增强的，控制动作缓慢，控制不及时。一般不单独使用。微分控制（D）：优点：超前控制，能在偏差很小时提前增大控制作用。缺点：微分对静态偏差毫无控制能力。比例积分控制（PI）：优点：控制及时，又能消除余差，可提高系统的控制精度，比例度P和积分时间两个参数均可调整。比例微分控制（PD）：比例微分控制作用可提高系统的控制速度，对惯性大的对象用比例微分，可以改善控制质量，减小最大偏差，缩短控制时间。 比例积分微分控制（PID）：将比例、积分、微分三种控制规律结合在一起，只要三项作用的强度配合适当，既能快速调节，又能消除余差，可得到满意的控制效果。2.DDZ PID控制器面板功能（见后）3.离散PID算式的写法：增量PID算法的推导：4.微分先行PID算法的特点：能改善微分冲击，微分作用只对测量值Vp进行，第四章：1.执行器的结构：执行机构（执行器的推动部分，根据调节器给出的信号大小，产生推力或位移）；调节机构（执行器的调节部分，受执行机构的操纵。常见为调节阀）。2.气动执行器的动力源：气动、电动、液动3.常见流量特性及其特征答：调节阀的流量特性：指流过阀门的流体的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）间的关系。常见：（1）固有流量特性：（取决于阀芯的形状）a.直线流量特性（阀门在小开度时控制作用很强，而大开度时控制作用很弱）b.等百分比（对数）流量特性（等百分比阀门在小开度与大开度时控制能力与作用相等）；工作流量特性：工作流量特性的畸变，管道阻力越大，流量变化引起的调节阀前后压差变化也越大，特性变化得越显著，其特性除了与调节阀结构有关，还取决于配管情况。4.工作流量特性的畸变：直线阀变为快开阀，对数阀变为直线阀。串联管道使调节阀的流量特性发生畸变。串联管道使调节阀的流量可调范围降低，最大流量减小。串联管道会使调节阀的放大系数减小，调节能力降低，s值低于0.3时，调节阀能力基本丧失。5.气动调节阀的配套产品：6.电磁阀和电动调节阀的区别：电磁阀是电磁线圈通电后产生磁力吸引克服弹簧的压力带动阀芯动作，就一电磁线圈，结构简单，只能实现开关。电动阀是通过电动机驱动阀杆，带动阀芯动作，电动阀又分（关断阀）和调节阀。关断阀是两位式的工作即全开和全关，调节阀是在上面安装电动阀门定位器，通过闭环调节来使阀门动态的稳定在一个位置上。7.安全火花防爆系统的组成：变送器，防爆栅，调节器，执行器8.常见安全栅的名称：电阻式、齐纳式、隔离式9.隔离式安全栅的工作原理：以变压器作为隔离元件，分别将输入输出和电源电路进行隔离，以防止危险能量直接窜入现场；同时用用晶体管限压限流电路，对事故状况下的过电压过电流作为截止式控制。第六章1.被控参数的选择原则：1. 根据生产工艺的要求，找出影响生产的关键变量作为被控变量。2. 当不能用直接工艺参数作为被控变量时，应选择与直接工艺参数有单值函数关系的间接工艺参数作为被控变量。3. 被控变量必须有足够大的灵敏度被控变量必须灵敏，容易被测量。4. 选择被控变量时，必须考虑工艺合理性。2.干扰通道、控制通道对控制品质的影响答：（1）干扰通道纯滞后不影响控制品质；干扰通道进入对象的位置越靠近控制器，对控制品质的影响最小；而越靠近检测仪表，影响最大。（2）控制通道纯滞后严重影响控制品质；纯滞后使得控制作用不及时，振荡增强，过渡过程时间延长，系统稳定性变差。3. 气动阀的气开、气关选择原则及判断答：原则：人身安全、系统与设备安全原则；保证产品质量原则；减少原料和动力浪费的经济原则；基于介质特点的工艺设备安全原则。气开式调节阀：随着控制信号的增加而开度加大，当无压力控制信号时，阀门处于全关闭状态；气关式调节阀：随着信号压力的增加，阀门逐渐关小，当无信号时，阀门处于全开状态。4. 调节器正负的选择答：调节阀：气开式“+”，气关式“-”；被控对象：若控制变量增加时，被控参数随之增加而增大，取“+”，反之“-”；变送器：输出信号随被测变量增大而增大，取“+”，反之“-”；调节器：测量输入增加，调节器输出增大（正作用）时取“+”，测量输入增加，调节器输出减小（反作用）时取“-”。调节器符号（“+”或“”）执行器符号（“+”或“”）=“”5.能分析具体系统的设计与调节器正负作用的选择6.常用工程整定方案及其各自特点答：（1）稳定边界法：系统闭环，会出现被调量等幅振荡（2）衰减曲线法：系统闭环，安全，实验费时（3）反应曲线法：方法简单，系统开环，被调量变化较大，影响生产（4）经验试凑法：系统闭环，不需计算，需要经验第七章：1.串级控制系统分析:2.串级控制的特点:串级控制系统的主回路是定值控制系统，但副回路是一个随动控制系统，其设定值随主调节器的输出而变化。主调节器可以按照操作条件和负荷变化的情况，相应地调整副调节器的设定值，从而保证在操作条件和负荷变化的情况下；副调节器仍在设定值附近较小的范围内工作，从而使系统的控制品质得到保证。3.串级控制的应用场合:应用于1)容量滞后较大的过程2)纯滞后较大的过程3)干扰幅度大的过程4)非线性过程。4.前馈控制的原理:当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以抵消扰动对被控参数的影响。5.前馈控制的特点:1）前馈控制是 “按扰动来消除扰动对被控参数的影响”，又称 “扰动补偿”。2）前馈控制是开环控制，只要系统中的各个环节稳定，则控制系统必定稳定；对被控参数不作检验。3）前馈控制器的控制规律与反馈系统不同，由过程特性决定的。不同的控制特性，其控制规律不同4）一个前馈控制通道只能抑制一个干扰对被控参数的影响，而对其他干扰对被控参数的影响没有抑制作用。6.前馈-反馈控制的特点:1）有利于对主要干扰进行前馈补偿和对其他干扰进行反馈调节，保证控制精度。2）由于增加了反馈控制回路，降低了对前馈控制器的精度要求，有利于简化前馈控制器的设计与实现。3）既可以实现高精度控制，又能保证系统稳定运行，因而在一定程度上解决了稳定性与控制精度之间的矛盾。7.比值控制的三种常见的控制设计方法:1）在单闭环比值控制系统中，比值器仅接收主流量的测量信号，起比值计算作用，故选P调节；调节器使副流量稳定， 故应选PI调节2）双闭环比值控制不仅要两流量保持恒定的比值，而且主、副流量均要实现定值控制，所以两个调节器均应选 PI 调节，比值器选P调节3）变比值控制系统具有串级控制系统的一些特点，可仿效串级控制系统调节器调节规律的选择原则调节规律。第九章：1.DDC、DCS、FCS含义答：直接数字控制（DDC）；集散控制（DCS）；现场总线控制（FCS）。2. DCS系统的结构和