过程控制考试提纲复习总结

1、第一章1. 过程控制是指工业生产过程中连续的或按一定周期程序运行的生产过程自动化。2. 所谓过程，就是采用化学和物理方法将原料加工成产品的过程，她涉及到（过程操作）和（设备运行）两个方面。根据过程特性，可以将其划分为（连续）、（间歇）两种形式。3. 过程变量可以划分为三类：（1）被控量：被控制的过程变量，被控制量的期望值称为设定值。（2）操作量：用来保持被控量等于或接近设定值的过程变量。（3）干扰量：能够影响被控量的过程变量。4. 过程控制的性能要求：稳定性、快速性、准确性是一个控制系统性能好坏的集中反映。5. 时域控制性能指标主要包括：衰减比、最大动态偏差与超调量、余差、振荡频率和调节时间、

2、偏离度等。（1）衰减比：相邻同方向两个波峰的幅值之比（控制系统的稳定性指标，用来衡量一个振荡过程的衰减程度）建议随动控制系统的衰减比为10:1，定制控制系统的衰减比为 4:1. （ n=y1/y2 >1系统稳定；<1，系统不稳定;=1，系统临界稳定（2）最大动态偏差与超调量：系统瞬时偏离给定值的最大程度（最大动态偏差）（3）余差：（静差）衡量控制系统稳态准确性。余差：是指过渡过程结束后，被控量稳态值与设定值r之间的最终稳态偏差 e （无穷）（4）振荡频率和调节时间（5）偏离度6. 过程控制系统框图：7. 按过程控制系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈一

3、反馈复合控制系统按设定值信号的特点分类：（1）定制控制系统（2）随动控制系统（3）顺序控制系统第早1. 自衡特性过程：原平衡状态出现干扰时，无需外加任何控制作用，被控过程能够自发地趋于新的平衡状态的过程。2. 无自衡特性过程：原平衡状态出现干扰时，没有外加任何控制作用，被控过程就不能重新达到新的平衡状态的过程。3. 建立数学模型的目的：设计过程控制系统，整定控制器参数；指导生产工艺及其设备的设计；被控过程及新型控制 策略的仿真分析和研究；工业过程的故障检测与诊断系统设计。4. 教学模型的基本要求是简单、能正确可靠地反映过程输入和输出的动态关系。5. 建立过程数学模型的基本方法只要有三种：解析法

4、、实验辨识法和混合法。（1）解析法：也称为机理演绎法或白箱法。它是根据被控过程的内在机理，运用已知的静态和动态平衡关系，用数 学推理的方法建立数学模型。（2）实验辨识法：也称为系统辨识法与参数估计法或黑箱法。它根据被控过程输入，输出的实验测试数据，通过过 程辨识法和参数估计建立过程的数学模型，确定模型结构和参数。（3）混合法：也称灰箱法。它是将机理演绎法和实验辨识法相结合来建立过程的数学模型。6. 解析法建模的一般步骤：（1）明确过程的输入变量、输出变量和中间变量（2）根据建模对象和模型使用目的做出合理假设（3）根据过程的内在机理，建立静态和动态平衡关系方程（4）消去中间变量，求取过程的数学模

5、型（5）模型简化7. 所谓单容过程，是指只有一个贮蓄容量的过程，如具有一个贮罐的液位系统，具有一个电容或电感的电路系统。 容量系数c被控过程的容量系数，或称为过程容量。8. 多容过程：由多个容积组成的被控过程。9.AVV*第三早1. 过程参数检测仪表通常由敏感元件和变送单元构成。敏感元件直接感受被测参数变化，并将其转换为相应的物理 量提供给变送单元，经变送单元转化为标准信号输出。2. DDZ-III型电动组合仪表采用的 DC420mA和 DC 15V标准。标准气动信号（如 QDZ型气动组合仪表采用的 0.020.1MPa标准。3. 检测仪表的工作特性是指能满足被测参数测量和系统运行需要而应具有

6、的仪表输入/输出特性。主要通过量程与零点的调整与迁移来实现。4. 检测仪表的输入量是被测参数，输出是变送器的标准化输出信号，仪表工作特性反映了该输出与输入之间的关系。5. 精度等级为 0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0 等。注：给表判断精度等级，就高不就低；给精度等级选表，就低不就高。6. 温度检测方法很多，按照测温元件是否与被测介质接触，可分为（接触式测温）和（非接触式测温）两大类。7. 热电偶、热电阻、半导体热敏电阻书 P50-P538. 在工程上，（压力）是指均匀垂直作用于单位面积上的力。（1） 绝对压力：值相对于绝对真空所测得

7、的压力。环境大气气压（Patm）就是绝对压力。（2）表压（Pg）：指高于大气压力的绝对压力与大气压力之差。（3）真空度（Pv）：当测点绝对压力低于大气压力时，大气压力与绝对压力之差。（4）差压（P）:指任意两个测点之间的绝对压力之差。9. 流量是指单位时间内流过工艺管道的流体数量，把单位时间内流过工艺管道某截面的流体数量，称为瞬时流量q；而把某段时间内流过工艺管道某截面的流体总量，称为累计流量Q。10. 流量检测的主要方法：（1）体积流量检测法（2 ）质量流量检测法11. 物位就是指物料的高度，通常包括：液位，即容器中液体的液位高度；料位，即容器中固体或颗粒介质的堆积高 度；界位，即液体与液体

8、，液体与固体之间分界面的高度第四章1. 执行器由执行机构和调节机构（调节阀）两部分组成。2. 根据使用能源不同，执行器可以分为气动、电动、液动三类。根据输出位移形式不同，执行器可以分为转角型和直线型两种。根据动作规律不同，执行器可以分为开关型、积分型和比例型三类。3. 气动执行器的气开、气关形式（掌握 23分，大题中也会有一问问到）气开：信号压力增加，阀门开度大；信号压力减小，阀门开度小；无信号压力，阀门全关。气关：信号压力增加。阀门开度小；信号压力减小，阀门开度大；无信号压力，阀门全开。结论：没有气源时，气开是全关的；气关是全开的。保证无气源时，系统安全。4. 调节阀的流量特性是指被控介质流

9、过阀门的（相对流量）与阀门的（相对开度）/ （相对位移）之间的关系。5. 调节阀的理想流量特性主要有：直线、等百分比（对数）、抛物线和快开四种形式。6. 阀门定位器的作用：使调节阀准确定位。第五早1. 只有当具有潜在爆炸危险的环境中，同时具有点燃源、爆炸性物质、空气时才可能产生爆炸。2. （电火光）和（热效应）是引起爆炸性危险气体爆炸的主要点燃源。3. 安全栅安装在安全场所。它是安全场所仪表和危险场所仪表的关联设备。一方面传输信号，另一方面控制流入危险场所的（能量）在爆炸气体或混合物的点火能量以下，以确保系统的本安防爆性能。（将安全场所与危险场所隔开）4. 系统是否属于安全火花型防爆系统的充分

10、必要条件是：危险场所的仪表必须设计成安全火花型；安全场所的仪表之 间必须有安全栅。从而限制送往危险场所的电压、电流，保证进入危险场所的电功率在安全范围内。第八早1. PID控制参数整定就是根据被控过程特性和系统要求，确定PID控制器中的比例带，积分时间常数TI和微分时间常数TD,使系统的过度过程达到满意的控制品质。2. 控制器参数整定的方法可以分为三类;（1）理论计算整定值（2）工程整定法，常用的有临界比例度法、反应曲线法和衰减曲线法（3）自整定法第七章1（1）串级控制系统：它由两个或两个以上的控制器串联组成，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值。（2）前馈控制系统：前馈控制又称干扰补偿控

11、制，它与反馈控制不同，是按照引起被控变量的变化的干扰大小进行 控制的。（3） 大滞后过程控制系统：通常用 /T的比值来衡量被控过程纯滞后的大小，若 /T<0.3，称为一般滞后过程，若 /T>0.3，则称为大滞后过程。（4）比值控制系统：就是一种物料随另一物料按一定比例变化的控制系统。比值控制系统就是要实现从动量和主动量按一定的比例关系变化，即满足q1/q2=k（k为从动量与主动量的比值）（5）选择性控制系统：选择性控制系统是把工艺生产过程的限制条件所构成的逻辑关系叠加到正常自动控制系统的 一种控制方法。当生产操作趋向极限条件时，通过选择器，选择一个用于不正常工况下的备用控制系统自动

12、取代正常 工况下的控制系统；待工况脱离极限条件回到正常工况后，备用控制系统又通过选择器自动脱离，进入备用状态，同 时将正常工况下的控制系统自动投入运行。（6）分程控制系统：分程控制将控制器的输出信号分段，去控制两个或两个以上的调节阀，以使每个调节阀在控制 器输出的某段信号范围内全行程工作。方案二（右图）：原料油出口温度与炉膛温度串级控制，它适用于燃料油压力比较稳定，而粘度、成分、处理量和热 值经常波动的场合。3. 主控制器应选用 PI和PID控制规律，副控制器只需要选择P控制规律。4. 前馈控制系统的特点：（1）前馈控制系统属于开环控制，所以只需系统中各环节是稳定的，控制系统必然稳定。（2）

13、前馈控制是“基于干扰来消除对被控量的影响。”（3） 前馈控制器的控制规律与常规PID控制器不同，它取决于过程特性。（4）前馈控制只需抑制可测不可控的干扰对被控变量的影响，不能克服系统中的其他干扰，而反馈控制对包含在其 回路中的多种干扰都具有抑制作用。5. 前馈控制的局限性：（1）它只能克服可测不可控的干扰，对不可测干扰无法实现前馈控制。（2） 前馈控制器的调节规律取决于过程的干扰通道特性GF（ S）和控制通道特性 GO（S）,而准确掌握 GF（S）和GO （S） 是很困难的。6. 比例控制的常见类型：（1）开环比值控制系统（2）单闭环比值控制系统（画图）（3）双闭环比值控制系统（4）变比控制系

14、统7. 比值控制器的比值系数 K' =K A2* （ qlmax） A2/ （ q2max） A28. 事故状态的保护措施大致分成两类：硬保护和软保护。9. 选择性控制系统的常见类型：（1）选择器位于控制器的输出端，对控制输出信号进行选择的系统（2） 选择器位于控制器之前，对变送器输出信号进行选择的系统。（目的在于：选出最高或者最低的测量值或最可靠 的测量值）10. 选择器有（高值选择器）和（低值选择器）两种。前者选择高值信号通过，或者选择低值信号通过。如果取代控制器的输出信号为高值，则选用高值选择器；如果取 代控制器输出信号为低值，则选用低值选择器。11. 分成控制系统根据调节阀的气

15、开、气关形式和分成信号区段不同，可交易划分为（调节阀同乡动作）和（调节阀 异相动作）两类。12. 分程控制系统能扩大调节阀的可调范围，提高控制质量，还能解决生产过程中的一些特殊问题，所以得到了广泛 应用。第九章1. 计算机过程控制系统是计算机技术与工业生产过程相结合的产物，是生产过程自动化的基本内容。2. 计算机过程控制系统的体系结构发展经历了三个阶段：集中控制系统（CCS、集散控制系统（DCS、现场总线控制系统（FCS）3. 集散控制系统的核心思想是“信息集中，控制分散”。4. 集散控制系统是一种利用控制技术，通信技术，计算机技术和CRT技术对生产过程进行集中监视，操作，管理和分散控制过程计

16、算机系统，它一般由（集中管理与管理系统）、（分散控制）、和（通信系统）三部分组成。5. 现场总线是在过程自动化和制造自动化，实现智能化现场设备与高层设备之间互连、全数字、串行、双向传输、多 分支结构的通信系统，它广泛用于制造业、流程工业、交通、楼宇等自动化系统中。第十章1. 过程控制系统设计的系统要求一般可归纳为三个方面：安全性、稳定性和经济性。（1） 安全性是过程控制系统的最基本要求（2）稳定性是系统能控的前提（3、经济性是指在提高产品质量、产量的同 时，要降耗节能，提高经济效益与社会效益。这些要求往往是互相矛盾的，应根据实际情况，分清主次，确保满足最重要的质量和控制要求。2. 得到被控变量

17、选择的一般原则为：（1、尽量选用对产品的产量和质量，安全稳定生产，经济运行等具有决定性作用，并且可以直接检测的工艺参数作 为被控变量（直接变量）。（2）当直接变量难以获得，或检测滞后较大时，应选取与直接变量具有单值函数关系的直接变量作为被控变量。（3）当直接变量不可测时，往往可以采用推断控制获取实际取值。3. 执行器的选择：（1）气动执行器的气开、气关的形式选择气动执行器的气开、气关的形式选择遵循以下原则：控制器输出信号为零或气源中断时使生产过程处于安全状态；在 系统安全运行条件下，综合考虑节能、控制便捷等因素。（2）调节阀尺寸的选择调节阀尺寸主要包括调节阀的开度和口径大小。如果调节阀的口径选择过小，当系统受到较大扰动时，为快速抑制干 扰作用，调节阀会运行在全开状态，从而导致系统暂时失控；如果调节阀的口径选择过大，会使调节阀长期运行在小 开度状态，流体会对阀芯和阀