2015-2016年计算机过程控制提纲

2015-2016第二期计算机过程控制系统提纲 1.奈奎斯特稳定度判据的含义，用来对双容（或单容对象）的比例控制（或比例积分控制、积分控制）进行稳定度判断（结合已给出的开环衰减频率特性曲线）。P75-76奈奎斯特稳定判据：若闭环系统的开环传递函数G(s)H(s)有p个正实部极点，则闭环系统稳定的充要条件是：当s按顺时针方向沿Nyguist围线连续变化同时，G(s)H(s)给出的封闭曲线应当按逆时针方向包围(-1,j0),过程控制中，常常极点在负实轴上，p=0.2.单容（或双容）水槽水位H在调节阀开度扰动下的动态特性及其传递函数。P233-1.不变性原理P177指控制系统的被控量与扰动量绝对无关或者在一定准确度下无关，即被控量完全独立或者基本独立。3-2静态前馈控制的原理P180前馈控制器在测出扰动量以后，按过程的某种物质或能量平衡条件计算出校正值，这种校正作用只能保证过程在稳态下补偿扰动作用一般称为静态前馈。3-3.反馈控制的缺点P180反馈控制对于变化幅度较大而且十分频繁的负荷干扰往往是不能满足要求的，反馈控制是闭环控制，它的控制效果通过反馈来加以检验。3-4.静态前馈控制的缺点P183每一次负荷变化都伴随着一段动态不平衡过程，以瞬时温度误差的形式表现出来；如果负荷情况与当初调整系统时的情况不同，那么就可能出现残差。3-5.试分析列管换热器（或锅炉）静态前馈控制的原理，并说明效果P1803-6.采用动态前馈如何克服静态前馈的不足（提示：简单地从动态前馈原理和效果方面加以说明）。P1844-1连续槽反应器（或精馏塔，管式加热炉），引起温度1改变的扰动因素a:燃料油方面（它的组分和调节阀的油压）的扰动D2b:喷油用的过热蒸汽压力波动D4c:被加热油料方面（它的流量和入口温度）的扰动D1d:配风，炉膛漏风和大气温度方面扰动D34-2.三单闭环控制存在的问题(?)4-3.采用双闭环串级控制如何克服，其控制性能提高有何原因（提示：从串级控制的原理、优点方面加以说明）；P156从图中可以看出，串级系统在结构上形成两个闭环，一个闭环在里面，称为副环或副回路，在控制过程中起着粗调的作用，一个环在外面，称为主环或主回路，用来完成细调任务，已最终保证控制量满足工艺要求优点：a:内环具有快速作用，它能够有效地克服二次干扰的影响b.由于内环起了改善对象动态特性的作用，因此可以加大主控制器的增益，提高系统的工作频率c.由于内环的存在，使得串级系统具有一定的自适应能力。综上所述，串级系统控制性能提高的原因为：（1）对二次干扰有很强的克服能力，这正是串级系统最突出的优点（2）改善了对象的动态特性，提高了系统的工作频率（3）对负荷或操作条件的变化有一定自适应能力4-4.串级控制中副回路设计的原则，整定的两种方法；a:副参数的原则应使副回路的时间常数小，控制通道短，反应灵敏。b:副回路应包含被控对象所受到的主要扰动。整定的两种方法：逐步逼近法，两步整定法。4-5.主副回路工作频率如何选择P166T(d1)=(310)T(d2) 主回路的震荡周期为3至10倍副回路的周期 5.衰减比、超调量、残差、振荡频率、误差积分、绝对误差积分、平方误差积分、时间与绝对误差积分的含义。P136.调节阀的结构特性（直线、等百分比、快开、抛物线）含义，调节阀的正装、反装、正作用及反作用的含义。P112-120指阀芯与阀座间节流面积与阀门开度之间的关系，相对量表示为正装：阀芯下移，阀芯与阀座间的流通节面积减小反装：阀芯下移，阀芯与阀座间的流通节面积增大”气动薄膜执行机构有正作用和反作用两种形式。信号压力增加时，推杆向下移动叫正作用。信号压力增大时，推杆向上叫反作用。7-1PID的含义：PID控制是比例积分微分控制的简称P51优点：原理简单，使用方便；适应性强；鲁棒性强7-2.P、I、D各自的优缺点优点缺点P有差控制，流入量流出量平衡被控量与设定量存在残差和静态误差I被控量没有残差（无差控制）动作过程慢，系统稳定性差D赋予控制器某种程度的预见性只能起辅助的控制作用，结合成PD 或者PID控制动作 7-3.结合阶跃扰动下对象的响应过程曲线辨别所采用的调节方法P697-4.P、I、D动作规律如何根据对象进行选择（1）广义对象控制通道时间常数较大或容积迟延较大时，应引入微分动作，若果工艺容许有残差，可选用比例微分动作，若工艺要求无残差，选用比例积分微分动作，如温度，成分pH值控制等（2）当广义对象控制时间常数较小，负荷变化也不大，而工艺要求无残差，则选择比例积分动作，如管道压力和流量的控制（3）广义对象控制通道时间常数较小，负荷变化较小，工艺要求不高时，选择比例动作，如储罐压力，液位的控制（4）广义对象控制通道时间常数较大或容积迟延很大时，可能还存在着纯延迟，而负荷变化很大时，简单控制系统已不能满足要求，应设计复杂控制系统8.比例控制产生残差的原因，结合加热器说明。P54从热量平衡观点看，在加热器中，蒸汽带入的热量是流入量，热水带走的热量是流出量。稳态下，流出量等于流入量保持平衡。无论是热水流量还是热水温度的改变，都意味着流出量的改变，此时必须改变流入量才能重建平衡关系。因此，蒸汽控制阀开度必须有相应的改变。从比例控制看，此时控制阀必须产生位移，这正是水温的残差来得到的。因此，比例控制一定存在残差。9-1.过程控制的六大参数温度，压力，流量，液位（物位），成分，物性9-2.工业生产对过程控制的三项要求安全性，经济性，稳定性9-3.工业过程动态特性的特点P33对象的动态特性大多是不振荡的；对象动态特性大多具有迟延特性；被控对象本身是稳定的或中性稳定的；被控对象往往具有非线性特性。9-4.自动化生产的发展阶段20世纪50年代以前，理论基础基于传递函数的数学描述，以根轨迹法和频率法作为分析和综合系统基本方法的经典控制理论，总的来说自动化处于低级阶段20世纪60年代后10年，生产过程迅速向着大型化、连续化的方向发展，无论 在现代控制理论的移植应用，还是计算机在工业过程应用方面都有了良好的开端和尝试；20世纪70年代后20年，出现适合工业自动化的控制计算机商品化产品系列，控制理论与其他学科相互交叉形成所谓的大系统理论和智能控制理论。工业自动化发生巨