过程装备控制技术及应用复习资料 2009 过程装备控制技术及应用考试要点总结和归纳 1. 过程装备的三项基本要求 过程装备的三项基本要求：安全性、经济性和稳定性. A.安全性:指整个生产过程中确保人身和设备的安全 B.经济性:指在生产同样质量和数量 产品所消耗的能量和原材料最少， 也就是要求生产成本低而效率高 C.稳定性:指系统应具 有抵抗外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力. 2. 过程装备控制的主要参数 过程装备控制的主要参数：温度、压力、流量、液位（或物位） 、成分和物性等. 3. 流程工业四大参数 流程工业四大参数：温度、压力、流量、液位（或物位） 4. 控制系统的组成 控制系统的组成:(1被控对象 (2测量元件和变送器 (3调节器 (4执行器 5. 控制系统各参量及其作用 控制系统各参量及其作用: 1.被控变量 y 指需要控制的工艺参数，它是被控对象的输出信 号 2.给定值 （或设定值 ys 对应于生产过程中被控变量的期望值 3.测量值 ym 由检测元 件得到的被控变量的实际值 4.操纵变量（或控制变量）m 受控于调节阀，用以克服干 扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，它是调节阀的输出信号 5.干扰（或外 界扰动）f 引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素 6.偏差信号 e 在 理论上应该是被控变量的实际值与给定值之差 7.控制信号 u 控制器将偏差按一定规律 计算得到的量。 6. 控制系统的分类 （1） 控制系统的分类： 按给定值 a 定值控制系统； 随动控制系统； 程序控制系统 （2） b c 按输出信号的影响 a 闭环控制；b 开环控制 （3）按系统克服干扰的方式 a 反馈控制系 统；b 前馈控制系统；c 前馈-反馈控制系统 7. 控制系统过度过程定义 控制系统过度过程定义：从被控对象受到干扰作用使被控变量偏离给定值时起，调节器 开始发挥作用，使被控变量回复到给定值附近范围内，然而这一回复并不是瞬间完成的， 而是要经历一个过程，这个过程就是控制系统的过渡过程。 8. 阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点 （1）发散振荡过程：这是一种不稳定的 阶跃干扰下过渡过程的基本形式及其使用特点： 过渡过程，因此要尽量避免（2）等幅振荡过程：被控变量在某稳定值附近振荡，而振荡 幅度恒定不变，这意味着系统在受到阶跃干扰作用后，就不能再稳定下来，一般不采用 （3）衰减振荡过程：被控变量在稳定值附近上下波动，经过两三个周期就稳定下来，这 是一种稳定的过渡过程（4）非振荡的过渡过程：是一个稳定的过渡过程，但与衰减振
荡 相比，其回复到平衡状态的速度慢，时间长，一般不采用。 9. 评价控制系统的性能指标 （1）以阶跃响应曲线形式表示的质量指标: A.最大偏差 A（或 评价控制系统的性能指标： 超调量σ） B.衰减比 n C. 过渡时间 ts D.余差 e E.振荡周期 T （2）偏差积分性能 指标: A.平方误差积分指标（ISE） B.时间乘平方误差积分指标（ITSE）C.绝对误差积分 指标（IAE） D.时间乘绝对误差积分指标（ITAE） 10. 被控对象特性的定义 被控对象特性的定义：就是当被控对象的输入变量发生变化时，其输出变量随时间的变 化规律（包括变化的大小，速度等） 。 11. 连续生产过程所遵守的两个最基本的关系 连续生产过程所遵守的两个最基本的关系：物料平衡和能量平衡。即静态条件下，单位 时间流入对象的物料（或能量）等于从系统中流出的物料（或能量） ；动态条件下，单位 时间流入对象的物料（或能量）与从系统中流出的物料（或能量）之差等于系统内物料 （或能量）存储量的变化率。 12. 有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别 有自衡作用和无自衡作用单容液位对象的区别：A.自衡特性有利于控制，在某些情况下， 使用简单的控制系统就能得到良好的控制质量，甚至有时可以不用设置控制系统。B.无 自衡特性被控对象在受到扰动作用后不能重新恢复平衡，因此控制要求较高。对这类被 控对象除必须施加控制外，还常常设有自动报警系统。 13. 一阶被控对象 一阶被控对象：它是一个一阶常系数微分方程，具有该特性的被控对象叫一阶被控对象. 14. 描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响 （1）放大系数 K 对控制通道，K 描述被控对象特性的参数及其对对象控制质量的影响： 我们懂得幸福的时候,是因为我们懂得了珍惜. 1 过程装备控制技术及应用复习资料 值大，控制灵敏，但被控变量不易控制，系统不稳定 ；对干扰通道，K 值越小，相同干 扰产生的作用越小，利于控制。 （2）时间常数 T 不同通道,时间常数对系统的影响：对控 制通道，若时间常数 T 大，则被控变量的变化比较缓和，一般来讲，这种对象比较稳定， 容易控制，但缺点是控制过于缓慢；若时间常数 T 小，则被控变量的速度变化快，不易 控制。因此，时间常数太大或太小，对过程控制都不利；对干扰通道，时间常数大有明 显的好处， 使干扰对系统的影响变得比较缓和， 被控变量的变化平稳， 对象容易控制。 （3） 滞后时间 不同通道、不同滞后对控制性能的影
响：对控制通道，滞后的存在不利于控 制；对于干扰通道，作用不一，纯滞后是只是推迟了干扰作用的时
间，因此对控制质量 没有影响；容量滞后则可以缓和干扰对被控对象的影响，因而对控制系统是有利的。 15. 单回路控制系统参数选择的原则 （1）被控变量的选择基本原则；被控变量信号最好是 单回路控制系统参数选择的原则： 能够直接测量获得，并且测量和变送环节的滞后也要比较小。若被控变量信号无法直接 获取，可选择与之有单值函数关系的间接参数作为被控变量。被控变量必须是独立变量。 变量的数目一般可以用物理化学中的相律关系来确定。被控变量必须考虑工艺合理性， 以及目前仪表的现状能否满足要求。 （2）操纵变量的选择；使被控对象控制通道的放大 系数较大，时间常数较小，纯滞后时间越小越好；使被控对象干扰通道的放大系数尽可 能小，时间常数越大越好。 （3）检测变送环节：检测变送环节在控制系统中起着获取信 息和传送信息的作用。①减小纯滞后的方法，正确选择安装检测点位置，使检测元件不 要安装在死角或容易结焦的地方。当纯滞后时间太大时，就必须考虑使用复杂控制方案。 ②克服测量滞后的方法，一是对测量元件时间常数进行限定。尽量选用快速测量元件， 以测量元件的时间常数为被控对象的时间常数的十分之一以下为宜；二是在测量元件后 引入微分环节，达到超前补偿。在调节器中加入微分控制作用，使调节器在偏差产生的 初期，根据偏差的变化趋势发出相应的控制信号。③减小信号传递滞后的方法，尽量缩 短气压信号管线长度，一般不超过 300m；较长距离的传输尽量转换成电信号；在气压管 线上加气动继电器，以增大输出功率；按实际情况尽量采用基地式仪表等。 16. 基本调节规律 基本调节规律：A.断续调节：位式；B.连续调节：比例、积分、微分。 17. PID 调节器的参数整定 调节器的参数整定：整定内容；调节器的比例度δ，积分时间 T1 和微分时间 TD。整 定方法；①经验试凑法，②临界比例度法，③衰减曲线法。 18. 复杂控制系统的分类 复杂控制系统的分类 分类：①为提高响应曲线的性能指标而开发的控制系统；②为某些特殊 目的而开发的控制系统。 19. 串级控制系统的工作原理 串级控制系统的工作原理：串级控制系统由两套检测变送器，两个调节器，两个被控对 象和一个调节阀组成，其中两个调节器串联起来工作，前一个调节器的输出作为后一个 调节器的给定值，后一个调节器的输出才送