第一章绪论
一、过程中的有关参数：温度、压力、流量、物位、成分、湿度、ph值和物性。（终点记住前四个就好了）
二、过程控制系统相对于其他系统还具有以下特点：
（1）控制对象复杂、控制要求多样（2）控制方案丰富（3）控制多属慢过程参数控制（4）定值控制是过程控制的一种主要控制方式（5）过程控制系统由规范化的
过程检测控制仪表组成。
三、简单过程控制系统：由被控过程、过程检测控制仪表（包括测量元件、变送器、调节器、执行器）两部分构成。
四、气动仪表标准信号：0.02~0.1MPa的气动信号。
电动仪表：电流4~20ma
五、过程控制系统的分类（简答，特点）
1，按设定值的形式不同划分
（1）定值控制系统最常见的一种控制系统。在工控过程中，大多数场合要求被控参数恒定或在设定值附近小范围之内，以保持生产过程平稳进行。在定值控
制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的因素就是扰动信号。
（2）随动控制系统随动系统就是使被控参数准确而及时地跟随设定值的变化而变化。
（3）程序控制系统在程序控制系统中，被控参数的设定值按预定的时间程序变化，被控参数自动跟随设定值。即设定值按程序自动改变，系统按设定程序
自动运行，直到整个程序运行完为止。
2，按系统的结构特点分类
（1）反馈控制系统反馈控制系统是按照被控参数与设定值的偏差进行调节，达到减小或消除偏差的目的，偏差值是系统调节的依据。它由被控参数的反馈
通道过程闭合回路，又称闭环控制系统。最基本的过程控制结构形式。
（2）前馈控制系统根据扰动大小进行控制，扰动是控制依据。前馈控制没有被控参数的反馈，也称开环控制系统。最终无法检测控制效果，故很少单独使
用。
（3）前馈—反馈复合控制系统是将反馈与前馈控制系统相结合构成的复合控制系统，它综合了前馈控制对特定扰动及时进行补偿的优势；有保持了反馈控
制能够克服多种扰动对系统被控参数的影响、使被控参数在稳态时能准确稳
定在设定值的特点。
六、系统阶跃响应的单项性能指标：
（1）衰减比n、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w
系统阶跃响应的综合性能指标：
（1）偏差积分IE (2)绝对偏差积分IAE （3）平方偏差积分ISE
（4）时间与绝对偏差乘积积分ITAE
第一章课后题；
1-1 过程控制哪些特点？见第1页二题。
为什么说过程控制多属慢控制过程参数控制？答：在流程工业中，常用一些物理量来表征生产过程是否正常。例如石化、冶金、电力、轻工、建材、制药等生
产过程中，这些物理量多半是以温度、压力、流量、液位、成分等参数表示，被控
过程大多数具有大惯性、大滞后等特点，因此~。
1—2什么是过程控制系统？
答：通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术最重要的组成部分。
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。
典型控制系统由哪几部分组成？
答：调节器、执行器、被控过程、测量变送四个环节。
第二章检测仪表
2-1检测仪表的基本技术指标
（1）绝对误差检测仪表的指示值X与被测量真值Xt之间存在的差值。
△=X-Xt
（2）基本误差（引用误差或百分误差）（描述仪表最大精确等级）
基本误差（符号见13页）=最大绝对误差△max / 仪表量程 *100%
仪表量程=测量上限-测量下限
（3）精确度国家统一规定的仪表精确度等级系列。
常用精确度等级： 0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0.等。
注意：如果某台测温仪表的基本误差为+1.0%，则认为该仪表的精度等级符合1.0级。(去掉正负号和百分号后就是精确度等级) 如果为+1.3%,则认为符合1.5级.（相近的等级，标准等级中没有，取大的等级）见书14页例1 例2
热电偶的基本定律有哪几条？
（1）均质导体定律（2）中间导体定律（3）中间温度定律
热电偶冷端温度补偿措施：（1）查表法（2）仪表零点调整法（3）冰浴法（4）补偿电桥法
几种弹性元件的形状：单圈弹簧管、多圈弹簧管、膜片、膜盒、波纹管。
弹性式压力计在使用时，为保证测量精度和弹性元件的使用寿命，被测压力下限应不低于量程的1/3；上限应不高于3/4（被测压力变化缓慢时）或2/3（被测压力变化频繁时）。
椭圆齿轮流量计对介质的要求？特别适合于高粘度流体的测量。同时要求被测流体中不能有固体颗粒。否则很容易将齿轮卡住或引起严重磨损。
电磁流量计对介质的要求：常用于测量导电液体流量，被测液体的导电率应大于水的导电率，不能测量油类或气体的流量。优点是不设有任何节流器件，因此可以测量各种高粘度的导电液体，特别适合测量含有纤维和固体颗粒的流体。精度达到0.5级。
课后题：
2-21椭圆齿轮流量计对介质的要求？
2-22电磁流量计对介质的要求
第三章控制仪表
控制规律;:指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。
基本控制规律：位式控制（断续控制）、比例控制、比例积分控制、比例微分控制、比例积分微分控制。即P 、PI 、PD、 PID调节。
Kp ：放大倍数或增益，它的大小决定比例作用的强弱，系数越大，比例作用越强。
比例度P：控制器输入偏差的相对变化值与相应的输出相对变化值之比。
比例度P的物理意义：使控制器的输出变化满量程时（就是控制阀从全关到全开或相反），相应的输入测量值变化占仪表输入量程的百分比。P=1/Kp ,P越小，Kp越大，控制能力越强。比例控制的优点;控制及时、反应灵敏、偏差越大、控制力度越大、但控制结果存在余差。
DDZ-Ⅲ型仪表的特点
（1）现场传输信号为DC 4~20mA,控制室联络信号为DC 1~5 V，信号电流与电压的转换电阻为250欧。信号优点是电气零点不是从零开始，而是从4mA开始，容易识别
断电、断线等故障。同样，因为最小电流不为零，为现场变送器实现两线制创造
了条件。现场变送器与控制室仪表仅用两根线联系，DC 4~20mA既反映了信号又
为现场总线提供了能源，避免强电进入现场，有利于安全防爆。
（2）广泛采用集成电路，仪表的电路简化、精度高、可靠性提高、维修工作量较小。（3）整套仪表可构成安全火花型防爆系统。
调节器的正、反作用？
正作用：偏差=测量值-给定值反作用偏差=给定值-测量值
P83页输出电路VO的计算重点题。
PID运算算式：
位置式和增量式公式会写。见P90页。
SPLC的数字控制算法
（1）微分先行的PID算法（2）比例微分先行的PID控制算法（3）带可变型设定值滤波器的PID算法（4）采样PI算法（5）批量PID算法
组态概念：利用标准功能模块组成系统的工作，在数字控制系统中成为“组态”。
生产商预先将控制中常用的运算控制功能编制成各种标准功能程序模块，每个模块相当于单元组合式仪表中的一块仪表的功能。用户根据控制需要，将程序模块用指令连接起来，就完成了编程。
课后题
3-1 什么是控制器的控制规律？有哪些？
控制规律;:指控制器的输出信号与输入偏差信号之间的关系。
基本控制规律：位式控制（断续控制）、比例控制、比例积分控制、比例微分控制、比例积分微分控制。即P 、PI 、PD、 PID调节。
3-12 DDZ-III型控制器的软手动和硬手动的区别？各用在什么条件下？
软手动：调节器的输出随时间按一定的速度增加或减少；若手离开操作板键，则当时的信号值被保持。
硬手动：调节器的输出量大小完全决定于硬手动操作杆的位置。
3-13 什么是控制器的无扰动切换？为了实现它，在设计PID电路是采取了哪些措施？
调节器进行状态转换后，输出值不发生跳动，即状态转换无冲击。
3-15什么是调节器的正作用、反作用？在电路中是如何实现的？
正作用：偏差=测量值-给定值反作用偏差=给定值-测量值，2）运放输入端的切换开关实现的。
3-18 给出实用的PID数字表达式，数字仪表中常有哪些改进型PID算法？
PID运算算式：
位置式和增量式公式会写。见P90页。
SPLC的数字控制算法
（2）微分先行的PID算法（2）比例微分先行的PID控制算法（3）带可变型设定值滤波器的PID算法（4）采样PI算法（5）批量PID算法
第四章执行器及安全栅
气动调节阀由执行机构和调节机构（阀）两部分组装构成。
薄膜式执行机构：有正作用和反作用两种方式。
（1）正作用：当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时，阀杆向下移动的叫正作用执行机构；
（2）反作用：当信号压力增大时，阀杆向上移动的叫反作用执行机构；
阀门的固有流量特性：在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性。
常用的三种固有流量特性：
（1）直线流量特性：指调节阀的相对流量与相对开度成直线关系。
（2）等百分比（对数）流量特性：指调节阀的相对流量与相对开度成
对数关系。
（3）快开特性：在阀门开度较小时，流量变化迅速，随着开度增大，
流量很快达到最大值。
调节阀的工作流量特性
在实际的工艺装置上，调节阀由于和其他阀门、设备、管道等串联使用，阀门两端的压差随流量变化而变化，这时的流量特性称为~。
调节器的气开式与气关式：
气开式：无压力信号时阀全闭，随压力信号增大，阀门逐渐开大的气动调节阀。
气关式：无压力信号时阀全开，随压力信号增大，阀门逐渐关小的气动调节阀。
气开、气关的选择原则：从工艺生产安全考虑，一旦控制系统发生故障、信号中断时，调节阀的开关状态应能保证工艺设备和操作人员的安
全。
课后题
4-4 什么叫调节阀的理想流量特性和工作流量特性？常用的调节阀理想流量特性有哪些？
阀门的固有流量特性：在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性。
常用的三种固有流量特性：
1直线流量特性：指调节阀的相对流量与相对开度成直线关系。
2等百分比（对数）流量特性：指调节阀的相对流量与相对开度成对数关系。
3快开特性：在阀门开度较小时，流量变化迅速，随着开度增大，流量很
快达到最大值。
调节阀的工作流量特性
在实际的工艺装置上，调节阀由于和其他阀门、设备、管道等串联使用，阀门两端的压差随流量变化而变化，这时的流量特性称为~。
4-8 什么叫气动调节阀的气开式与气关式？其选择原则是什么？
气开式：无压力信号时阀全闭，随压力信号增大，阀门逐渐开大的气动调节阀。
气关式：无压力信号时阀全开，随压力信号增大，阀门逐渐关小的气动调节阀。
气开、气关的选择原则：从工艺生产安全考虑，一旦控制系统发生故障、信号中断时，调节阀的开关状态应能保证工艺设备和操作人员的
安全。
4-9如图所示，蒸汽加热器对物料进行加热。为保证控制系统发生故障时，加热器的耐热材料不被烧坏，试确定蒸汽管道上调节阀的气开、气关形式。气开式调节阀。
4-18 安全防爆控制系统指构成该系统的所有设备都应该是安全防爆的设备吗？为什么？ 答： 不一定，定义中包括危险现场仪表与非危险场所仪表的线路连线之间设置了安全栅。
第五章 被控过程的数学模型
建立被控过程数学模型的基本方法： 机理法和实验测试法。
机理法建模的步骤：
(1) 根据建模过程和模型使用目的做出合理假设
(2) 根据被控过程内在机理建立数学模型
(3) 简化
大题; P129页5.3.2.1单容过程建模
P133页5.3.2.3单容温度过程建模 到134页结束
被控过程建模（辨别）的任务： 一是确定模型的结构；二是确定模型结构中的参数。
课后题:
5-3 建立被控过程数学模型的目的是什么？各有什么要求和局限性？
1）方法：机理法和测试法。
5-9 对图5-40所示的液位过程，输入量为Q1，流出量为Q2、Q3，液位h 为被控参数，水
箱截面为A ，并设R2、R3为液阻。
（1） 写出液位过程的微分方程图；（2）画出液位过程框图；（3）求出传递函数
h(s)/Q1(S),并写出放大倍数K 和时间常数T 的表达式。
解答：
（1） 3
32
2321R h
Q R h Q dt h d A
Q Q Q ?=??=??=?-?-? （2）框图如图：
（3）
3232321)()(R R s R AR R R s Q s H ++=
5-10 以1Q 为输入、2h 为输出列写图5-10串联双容液位过程的微分方程组，并求出传递函数)()(12s Q s H 。
解答：
1）方程组： 32
323222
2121121R h Q dt
h d A Q Q R h R h Q dt
h d A Q Q ?=??=?-??-?=??=?-?
2）传递函数：
3122122131121)()()(++++=s T T T s T T R s Q s H 式中：3112322211,,
R A T R A T R A T ===
3）过程框图：
第6章 思考题与习题
被控参数的选择：直接参数法、间接参数法。
选取被控参数的基本原则：、1）首先考虑选择对产品产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护具有决定性作用、可直接测量的工艺参数为被控参数；
2）当直接参数不易测量，或其测量滞后很大时，应该选择一个易于测量，与直接参数有单值关系的间接参数作为被控参数；3）同时兼顾工艺上的合理性和所用仪表的性能及经济性。
控制变量选择的一般原则：
（1） 控制变量应该是可控的，即工艺上允许调节的变量。
（2） 控制变量应比其他干扰对被控参数的影响灵敏。
（3）为使干扰对被控参数的影响小，应使干扰通道的放大系数Kf尽可能小，时间常数Tf尽可能大。
（4）被控过程存在多个时间常数，在选择设备及控制参数时，应尽量使时间常数错开，使其中一个时间常数比其他时间常数大很多，同时注意减小其他时间常数。
（5）在选择控制变量时，除了从提高控制品质的角度考虑外，还要考虑工艺合理性与生产效率及生产过程的经济性。
调节阀工作区间的选择：在正常工况下，要求调解阀的开度在15%-85%之间。
调节阀的气开、气关作用方式选择
主要以不同生产工艺条件下，人身安全、生产安全、系统及设备安全的需要为首要依据。
调节器的正作用、反作用
正作用：当设定值不变时，随着测量值的增加，调节器的输出也增加。
反作用：当测量值增加或设定值减少时，调节器输出减小。
调节器的正作用、反作用选择原则：在调节阀气开、气关方式确定后进行的，原则是使整个单回路构成负反馈系统。
调节器参数的工程整定方法
（1）稳定边界法（2）衰减曲线法（3）响应曲线法（4）经验法
要求：记住参数整定表格，会计算相关参数。P194-200
课后习题：
6-4 过程控制系统设计包括哪些步骤？
解答：P174
（1）熟悉和理解生产对控制系统的技术要求与性能指标
（2）建立被控过程的数学模型
（3）控制方案的确定
（4）控制设备选型
（5）实验（或仿真）验证
6-5 选择被控参数应遵循哪些基本原则？什么是直接参数？什么是间接参数？两者有何关系？
解答：
1）原则：必须根据工艺要求，深入分析、生产过程，找出对产品的产量和
质量、生产安全、经济运行、环境保护、节能降耗等具有决定性作用，能较好反映生产工艺状态及变化的参数作为被控参数。
2）直接参数：能直接反映生产过程中产品产量和质量，又易于测量的参数3）间接参数：与质量指标有单值对应关系、易于测量的变量，间接反映产品质量、生产过程的实际情况。
4）两者关系：间接参数是直接参数的单值函数。
6-9 调节阀口径选择不当，过大或过小会带来什么问题？正常工况下，调节阀的开度在什么范围比较合适？
解答：
1）调节阀口径选得过大，阀门调节灵敏度低，工作特性差，甚至会产生振荡或调节失灵的情况。
调节阀口径选得过小，当系统受到较大的扰动时，调节阀工作在全开或全关的饱和状态，使系统暂时处于失控工况，这对扰动偏差的消除不利。
2）正常工况下要求调节阀的开度在15%-85%之间。
6-10 选择调节阀气开、气关方式的首要原则是什么？
解答：
保证人身安全、系统与设备安全是调节阀开、关作用方式选择的首要原则。
6-11 调节器正、反作用方式的选择依据是什么？
解答：
确定原则是整个单回路构成负反馈系统。
6-12 在蒸气锅炉运行过程中，必须满足汽-水平衡关系，汽包水位是一个十分主要的指标。当液位过低时，汽包中的水易被烧干引发生产事故，甚至会发生爆炸，为此设计如图6-28所示的液位控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀LC正、反作用；画出该控制系统的框图。
解答：见图2－28
1）调节阀：气关方式。
2）调节器：正作用。
3）框图：
6-13 在如图6-29所示的化工过程中，化学反应为吸热反应。为使化学反应持续进行，必须用热水通过加热套加热反应物料，以保证化学反应在规定的温度下进行。如果温度太低，不但会导致反映停止，还会使物料产生聚合凝固导致设备堵塞，为生产过程再次运行造成麻烦甚至损坏设备。为此设计如图6-29所示的温度控制系统。试确定调节阀的气开、气关方式和调节阀的TC 正、反作用；画出该控制系统的框图。
解答：
1）调节阀：气开式。
2）调节器：反作用。
3）框图：
6-15
6-18
6-20
6-22 如图6-30所示热交换器，将进入其中的冷却物料加热到设定温度。工艺要求热物料温度的C T ?±≤?1，而且不能发生过热情况，以免造成生产事故。试设计一个简单控制系统，实现热物料的温度控制，并确定调节阀的气开、气关方式，调节器的正反作用方式，以及调节器的调节规律。
解答：
1）被控参数选择：
热交换器出口温度。
2）控制参数选择：
载热介质流量。
3）检测仪表选择：
温度传感器与温度变送器。
4）调节阀选择：
○1流量特性选择：对数流量特性。
○2气开、气关方式选择：气开。
5）调节器选择：
○1调节规律选择：PI或PID。
○2正反作用方式选择：反作用方式。
系统各环节正、负符号判别：被控过程：＋；变送器：＋；调节阀：＋；
根据系统构成负反馈条件：各环节符号之积必为“－”，则调节器为“－”。6）画出控制系统流程图：如图所示。
7）画出控制系统方框图：如图所示。
8）简述控制系统工作原理：
第7章复杂控制系统
串级控制系统的特点：
在系统结构上，串级控制系统有两个闭合回路;主回路和副回路，主、副回路串联工作；主调节器输出作为副调节器设定值，系统通过副调节器输出控制执行器动作，实现对主参数的定值控制。
串级控制具有较好控制性能的原因：
（1）对进入副回路的干扰具有很强的克服能力。
（2）改善了被控过程的动态特性，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。
串级控制系统主、副回路参数整定方法：
（1）逐步逼近法：依次整定主回路、副回路，然后循环进行，逐步接近主、副回路最佳整定。
（2）两步整定法：按单回路控制系统整定副调节器参数，第二步把已经正定好的副回路视为串级控制系统的一个环节，仍按单回路对主调节器进行依次参数整定。
（3）一步整定法：根据经验，先将副回路调节器参数一次调好，不再变动，然后按一般单回路控制系统的整定方法直接整定主调节器参数。
不变性原理：（扰动补偿原理）是前馈控制的理论基础。这里的“不变性”是指控制系统的被控参数与扰动量完全无关。
大滞后过程: 一般将纯滞后时间t0与时间常数T之比大于0.3的过程称为~。
控制方案：采样控制、Smith预估补偿控制、内模控制、Dehlin算法。
比值控制系统的种类：
（1）开环比值控制系统（2）单闭环比值控制系统（3）双闭环比值控制系统（4）变比值控制系统
大题：234页比值系数的计算
均质控制：通过对液位和流量两个变量同时兼顾的控制策略，使两个互相矛盾的变量相互协调，满足二者均在小范围缓慢变化的工艺要求。
分程控制系统：根据工艺要求，需将调节器的输出信号分段，去控制两个或两个以上的调节阀，以便使每个调节阀在调节器输出的某段信号范围内作全行程动作，这种控制系统成为分程控制系统。
第7章思考题与习题
7-1 与单回路系统相比，串级控制系统有哪些主要特点？
解答：P212—7.1.2
7-7
7-8 在某生产过程中，通过加热炉对冷物料加热，根据工艺要求，需对热物料出口温度进行严格控制。对系统分析发现，主要扰动为燃料压力波动。故设计如
图7-43所示的控制系统。要求：
（1）画出控制系统框图；
（2）为保证设备安全，炉温不能过高。确定调节阀的气开、气关形式。
（3）确定两个调节器的正反作用。
解答：
（1）控制系统框图如图所示。
（2）气开式。
（3）副调节器：反作用；
主调节器：反作用。
7-9 简述前馈控制的工作原理，与反馈控制相比，它有什么优点和局限？
解答：
1）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。P221
2）优点：前馈控制器在扰动出现时立即进行控制，控制及时，对特定扰动引起的动、静态偏差控制比较有效。
局限：P224—1）、2）
7-10 为什么一般不单独采用前馈控制方案？
解答：
由于前馈控制的局限性。
7-14 图7-44为一单回路水位控制系统。如果蒸气用量经常发生变化，为了改善控制质量，将单回路控制系统改为前馈-反馈复合控制系统，画出控制系统工艺流程图和框图，并对新增回路的功能进行简单说明
。
解答：
1）控制系统工艺流程图如图所示。
控制系统框图如图所示。
2）新增回路功能说明：
7-18
7-19 物料比值K与控制系统比值系数K'有何不同？怎样将物料比值转换成控制系统比值系数K'？
解答：
1）K是工艺规定的流量比；K'是仪表信号之间的比例系数。
2）用P234式（7-37）和P235式（7-38）进行转换。
7-21
7-22 画出图7-45所示比值控制系统框图。该系统的总流量是否恒定？如果总流量不恒定，要作什么改动才能实现总流量恒定？
解答：
1）系统框图如图所示：图7-21a）。
2）是单闭环比值控制系统，总流量不能恒定。
3）采用双闭环比值控制系统，如图所示：图7-22。7-23
7-25
盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。 PID 控制的基本原理 1．PID 控制概述 当今的自动控制技术绝大部分是基于反馈概念的。反馈理论包括三个基本要素：测量、比较和执行。测量关心的是变量，并与期望值相比较，以此误差来纠正和控制系统的响应。反馈理论及其在自动控制中应用的关键是：做出正确测量与比较后，如何用于系统的纠正与调节。 在过去的几十年里，PID 控制，也就是比例积分微分控制在工业控制中得到了广泛应用。在控制理论和技术飞速发展的今天，在工业过程控制中95%以上的控制回路都具有PID 结构，而且许多高级控制都是以PID 控制为基础的。 PID 控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成，它的基本原理比较简单，基本的PID 控制规律可描述为： G(S ) = K P + K1 + K D S (1-1) PID 控制用途广泛，使用灵活，已有系列化控制器产品，使用中只需设定三个参数（K P ，K I和K D ）即可。在很多情况下，并不一定需要三个单元，可以取其中的一到两个单元，不过比例控制单元是必不可少的。 PID 控制具有以下优点： （1）原理简单，使用方便，PID 参数K P、K I和K D 可以根据过程动态特性变化，PID 参数就可以重新进行调整与设定。 （2）适应性强，按PID 控制规律进行工作的控制器早已商品化，即使目前最新式的过程控制计算机，其基本控制功能也仍然是PID 控制。PID 应用范围广，虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过适当简化，也可以将其变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，就可以进行PID 控制了。 （3）鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不太敏感。但不可否认PID 也有其固有的缺点。PID 在控制非线性、时变、偶合及参数和结构不缺点的复杂过程时，效果不是太好； 最主要的是：如果PID 控制器不能控制复杂过程，无论怎么调参数作用都不大。 在科学技术尤其是计算机技术迅速发展的今天，虽然涌现出了许多新的控制方法，但PID 仍因其自身的优点而得到了最广泛的应用，PID 控制规律仍是最普遍的控制规律。PID 控制器是最简单且许多时候最好的控制器。 在过程控制中，PID 控制也是应用最广泛的，一个大型现代化控制系统的控制回路可能达二三百个甚至更多，其中绝大部分都采用PID 控制。由此可见，在过程控制中，PID 控制的重要性是显然的，下面将结合实例讲述PID 控制。 1.1.1 比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式，其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳定误差。比例控制器的传递函数为： G C (S ) = K P (1- 2) 式中，K P 称为比例系数或增益（视情况可设置为正或负），一些传统的控制器又常用比例带（Proportional Band，PB），来取代比例系数K P ，比例带是比例系数的倒数，比例带也称为比例度。 对于单位反馈系统，0 型系统响应实际阶跃信号R0 1(t)的稳态误差与其开环增益K 近视成反比，即： t→∞
《过程控制系统》（B）卷 一、填空题（每空1.5分）（本题33分） 1、过程控制系统中，有时将、和统称为过程仪表，故过程控制系统 就由过程仪表和两部分组成。 2、仪表的精度等级又称，级数越小，仪表的精度就越。 3、过程控制主要是指连续生产过程，被控参数包括、、、 和成分等变量。 p三种。 4、工业生产中压力常见的表示方法有、和负压(真空度) a 5、调节阀的流量特性有、、和快开流量特性四种。 6、时域法建模是试验建模中的一种，可分为法和法。 7、对于滞后小，干扰作用频繁的系统，PID调节器不应采用作用。 8、分程控制根据调节阀的开闭形式分为两类，即和。 9、DCS的设计思想是分散、集中。 二、名词解释题（每小题5分）（本题15分） 1、串级控制系统 2、现场总线 3、调节阀的流量特性 三、简答题（每小题8分）（本题32分） 1、简述执行器在过程控制系统中的作用。 2、简述单回路控制系统临界比例度法参数整定的步骤。 3、什么是积分饱和现象？ 4、如图所示的锅炉汽包液位控制系统，为保证锅炉不被烧干： (1)给水阀应该选择气开式还是气关式？请说明原因。 (2)液位控制器(LC)应为正作用还是反作用？请说明原因
四、分析与计算题（第1小题8分，第2小题12分）（本题20分） 1、（本小题8分）如下图所示的管式加热炉出口温度控制系统，主要扰动来自燃料流量的波动，试分析： （1）该系统是一个什么类型的控制系统？画出其方框图； （2）确定调节阀的气开、气关形式，并说明原因。 2、（本小题12分）如下图所示液位过程，它有两个串联在一起的储罐。来水首先进入储罐1，然后再通过储罐2流出。试建立系统的动态数学模型 ) ()(2s Q s H i 。（1R 、2R 分别是两个阀门的线性液阻）
1.通信系统的基本概念 信息、数据和信号 信息是客户事物的属性和相互联系特性的表现，它反映了客观事物的存在形式或运动状态 数据是信息的载体，是信息的表现形式。 信号是数据在传输过程的具体物理表示形式，具有确定的物理描述。 传输介质是通信中传送信息的载体，又称为信道 模拟通信和数字通信 通信系统主要由5个基本系统元件构成，信源、转换器、信道、反转换器、信宿 源系统将信源发出的信息转换成适合在传输系统中传输的信号形式，通过信道传输到目的系统，目的系统再将信号反变换为具体的信息 通过系统的传输的信号一般有模拟信号和数字信号两种表达方式 模拟信号是一个连续变化的物理量，即在时间特性上幅度（信号强度）的取值是连续的，一般用连续变化的电压表示 数字信号是离散的，即在时间特性上幅度的取值是有限的离散值，一般用脉冲序列来表示 数字信号比模拟信号可靠性高，数字信号比较容易存储、处理和传输 数据通信的技术指标 1、信道带宽：是描述信道传输能力的技术指标，它的大小是由信道的物理特性决定的。 信道能够传送电磁波的有效频率范围就是该信道的带度 2、数据传输速率：称为比特率，是指信道每秒钟所能传输的二进制比特数，记为bps，常见的单位有Kbps、Mpbs、Gbps等，数据传输速率的高低，由每位数据所占的时间决定，一位数据所占用的时间宽度越小，则传输速率越高 3、信道容量： 信道的传输能力是有一定限制的，信道传输数据的速率的上限，称为信道容量，一般表示单位时间内最多可传输的二进制数据的位数 C=Wlog2(1+S/N) C为信道容量；W为信道带宽；N为噪声功率；S为信号功率 S/N为信噪比，用来描述信道的质量，噪声小的系统信噪比高，信噪比S/N通常用10lg(S/N)来表示，其单位为分贝。 无噪声离散信道容量公式为C=2Wlog2L (L为传输二进制信号) 4、波特率： 是传输的信号值每秒钟变化的次数，如果被传输的信号周期为T，则波特率Rb=1/T。Rb 称为波形速率或调制速率。 R=Rblog2V V表示所传输信号所包含的离散电平数 5、信道延迟 信号沿信道传输需要一定的时间,就是信道延迟,信道延迟时间的长短,主要受发送设备和接收设备的响应时间、通信设备的转发和等待时间、计算机的发送和接收处理时间、传输介质的延迟时间等的影响。 信道延迟=计算机的发送和接收处理时间+传输介质的延迟时间+发送设备和接收设备的称
【统计过程控制】统计过程控制的四个基本原理 作者：盈飞无限关键词：统计过程控制 导语：统计过程控制，即：Statistical Process Control，简称SPC。作为一种先进方法论，统计过程控制主要对制造流程进行测量、控制与品质改善。在此基础上产生的专门质量管理工具——SPC软件，也被广泛应用于制造业的质量改进中。 传统的质量管理，主要是通过纸笔记录进行数据采集，企业负责人或者说质量主管主要靠“猜”。这种方法对人的经验过度依赖，非常不利于质量管理的效果。统计过程控制将在实时生产过程中获得的以产品或其他形式存在的质量参数绘制在事先确定好控制限的图表上，从而帮助企业对生产的过程进行实时的管控与分析，效果显著。下面文章将具体介绍统计过程控制的四个基本原理，帮助读者更好地学习、了解这种先进的质量管理方法。 1、统计过程控制原理之过程 所谓过程指的是共同工作以产生输出的供方、生产者、人、设备、材料、方法和环境以及使用输出的顾客之集合。过程的性能取决于供方和顾客之间的沟通、过程设计及实施的方式、动作和管理方式等。过程控制系统的其他部分只有它们在帮助整个系统保持良好的水平或提高整个过程的性能时才有用。 2、统计过程控制原理之有关性能的信息 通过分析过程输出可以获得许多与过程实际性能有关的信息。但是与性能有关的最有用的信息还是以研究过程本质以及其内在的变化性中得到的。过程特性（如温度、循环时间、进给速率、缺勤、周转时间、延迟以中止的次数等）是我们关心的重点。我们要确定这些特性的目标值，从而使过程操作的生产率最高，然后我们要监测我们与目标值的距离是远还是近，如果得到信息并且正确地解释，就可以确定过程是在正常或非正常的方式下运行。若有必要可采取适当的措施来校正过程或刚产生的输出。若需要采取措施，就必须及时和准确，否则收集信息的努力就白费了。 3、统计过程控制原理之对过程采取措施 通常，对重要的特性（过程或输出）采取措施从而避免它们偏离目标值太远是很经济的。这样能保持过程的稳定性并保持过程输出的变差在可接受的界限之内。采取的措施包括变化操作（例如：操作员培训、变换输入材料等），或者改变过程本身更基本的因素（例如：设备需要修复、人的交流和关系如何，或整个过程的设计——也许应改变车间的温度或湿度）。
过程控制系统试卷c卷 过程控制系统试卷C卷一、填空题(每空1.5分)(本题33分) 1、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环组成。 2、过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。 3、压力检测的类型有三种，分别为:弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测。 4、气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。 5、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三大类。 6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。 7、积分作用的优点是可消除稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统稳定性下降。 8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭 环比值控制和变比值控制三种。 9、造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长 期存在偏差。 二、名词解释题(每小题5分)(本题15分) 1、过程控制:指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。
2、串级控制系统:值采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输入去操纵调节阀，从而对住被控变量具有更好的控制效果。 3、现场总线:是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。 三、简答题(每小题8分)(本题32分) 1、什么是PID，它有哪三个参数，各有什么作用?怎样控制, 答: PID是比例-积分-微分的简称。其三个参数及作用分别为: (1)比例参数KC，作用是加快调节，减小稳态误差。 (2)积分参数Ki，作用是减小稳态误差，提高无差度 (3)微分参数Kd，作用是能遇见偏差变化趋势，产生超前控制作用，减少超调量，减少调节时间。 2、前馈与反馈的区别有哪些, 答:(1)控制依据:反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”，前馈控制是“基于扰动消除扰动对被控量的影响”。 (2)控制作用发生时间方面:反馈控制器的动作总是落后于扰动作用的发生，是一种“不及时”的控制;扰动发生后，前馈控制器及时动作。 (3)控制结构方面:反馈为闭环控制，存在稳定性问题，即使闭环环节中每个系统都是稳定的，但闭环后稳定与否，还需要进一步分析;前馈属于开环控制，各环节稳定，系统必然稳定。 (4)校正范围方面:反馈对各种扰动都有校核作用;前馈，只对被校核的前馈扰动有校正作用，其他则没有。 (5)控制规律方面:反馈通常是P PI PD PID等典型规律;前馈控制规律较为复杂，不好掌握。
通信原理复习提纲 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
《通信原理》复习提纲 一、选择题、填空题、简答题 1.模拟和数字通信系统的主要性能指标有哪些？ 数字：有效性：传输速率，包括码元速率和信息速率；可靠性：错误率，包括误码率和误比特率 模拟：有效性：信号的带宽；可靠性：信噪比 2.电磁波的主要传播方式有哪几种？它们的特点是什么？ 电磁波的传播主要分为地波、天波和视线传播三种。 地波频率较低（约2MHz以下），趋于沿弯曲的地球表面传播，具有一定的绕射能力，传播距离超过数百千米或数千千米； 天波频率较高（2MHz~30MHz），它能被电离层反射，通过电离层反射传播，传播距离可以达10000km以上； 视线传播的电磁波频率高于30MHz，能够穿透电离层不被反射且沿地绕射能力也很差，类似于光波那样传输，利用无线电中继或者卫星通信，平流层通信传播 3.什么是信道衰落？其时域和频域特性是怎样的？ 衰落是指由于信道的变化导致接收信号的幅度发生随机变化的现象，即信号衰落。导致信号衰落的信道被称作衰落信道。在时域上，分为慢衰落和快衰落；在频域上，分为平坦性衰落和选择性衰落。 4.噪声按来源可分为哪几种？按性质可分为哪几种？ 按来源分可以分为人为噪声（电火花、家用电器）和自然噪声（闪电、大气噪声、热噪声）两类；按性质分可以分成脉冲噪声（电火花、闪电）、窄带噪声（交流电源、相邻电台）和起伏噪声（热噪声、散弹噪声、宇宙噪声）三类。 5.模拟信道的模型是什么？ 6.数字信道的模型是什么？ 7.模拟调制主要有哪几种？它们的典型应用有哪些？ 线性调制：振幅调制（AM）-广播，双边带调制（DSB）-立体声广播，单边带调制（SSB）-载波通信、无线电台、数据传输，残留边带调制（VSB）-电视广播、数据传输、传真 非线性调制：（角度调制）频率调制（FM）-微波中继、卫星通信、广播，相位调制（PM）-中间调制方式 8.什么是线性和非线性调制？它们的主要区别是什么？
过程控制系统试卷C卷 一、填空题（每空1.5分）（本题33分） 1、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环组成。 2、过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。 3、压力检测的类型有三种，分别为：弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测。 4、气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。 5、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三大类。 6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。 7、积分作用的优点是可消除稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统稳定性下降。 8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭 环比值控制和变比值控制三种。 9、造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长 期存在偏差。 二、名词解释题（每小题5分）（本题15分） 1、过程控制：指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。 2、串级控制系统：值采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输入去操纵调节阀，从而对住被控变量具有更好的控制效果。 3、现场总线：是指将现场设备与工业控制单元、现场操作站等互联而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分枝的特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。 三、简答题（每小题8分）（本题32分） 1、什么是PID，它有哪三个参数，各有什么作用?怎样控制？ 答：PID是比例-积分-微分的简称。其三个参数及作用分别为：（1）比例参数KC，作用是加快调节，减小稳态误差。（2）积分参数Ki，作用是减小稳态误差，提高无差度（3）微分参数Kd，作用是能遇见偏差变化趋势，产生超前控制作用，减少超调量，减少调节时间。 2、前馈与反馈的区别有哪些？ 答：（1）控制依据：反馈控制的本质是“基于偏差来消除偏差”，前馈控制是“基于扰动消除扰动对被控量的影响”。
第一章 1.通信的目的是传输消息中所包含的息。消息是信息的物理表现形式，信息是消息的有效内容。.信号是消息的传输载体。 2.根据携载消息的信号参量是连续取值还是离散取值，信号分为模拟信号和数字信号．， 3.通信系统有不同的分类方法。按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号（信号特征分类），相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统。 4.数字通信已成为当前通信技术的主流。 5.与模拟通信相比，数字通信系统具有抗干扰能力强，可消除噪声积累；差错可控；数字处理灵活，可以将来自不同信源的信号综合刭一起传输；易集成，成本低；保密性好等优点。缺点是占用带宽大，同步要求高。 6.按消息传递的方向与时间关系，通信方式可分为单工、半双工及全双工通信。 7.按数据码先排列的顾序可分为并行传输和串行传输。 8.信息量是对消息发生的概率（不确定性）的度量。 9.一个二进制码元含1b的信息量；一个M进制码元含有log2M比特的信息量。等概率发送时，信源的熵有最大值。 10.有效性和可靠性是通信系统的两个主要指标。两者相互矛盾而又相对统一，且可互换。在模拟通信系统中，有效性可用带宽衡量，可靠性可用输出信噪比衡量。 11.在数字通信系统中，有效性用频带利用率表示，可靠性用误码率、误信率表示。 12.信息速率是每秒发送的比特数；码元速率是每秒发送的码元个数。 13.码元速率在数值上小于等于信息速率。码元速率决定了发送信号所需的传输带宽。 第二章 14.确知信号按照其强度可以分为能量信号和功率信号。功率信号按照其有无周期性划分，又可以分为周期性信号和非周期性信号。 15.能量信号的振幅和持续时间都是有限的，其能量有限，（在无限长的时间上）平均功率为零。功率信号的持续时间无限，故其能量为无穷大。 16.确知信号的性质可以从频域和时域两方面研究。 17.确知信号在频域中的性质有4种，即频谱、频谱密度、能量谱密度和功率谱密度。 18.周期性功率信号的波形可以用傅里叶级数表示，级数的各项构成信号的离散频谱，其单位是V。 19.能量信号的波形可以用傅里叶变换表示，波形变换得出的函数是信号的频谱密度，其单位是V/Hz 。 20.只要引入冲激函数，我们同样可以对于一个功率信号求出其频谱密度。 21.能量谱密度是能量信号的能量在频域中的分布，其单位是J/Hz。功率谱密度则是功率信号的功率在频域中的分布，其单位是W／Hz。 22.周期性信号的功率谱密度是由离散谱线组成的，这些谱线就是信号在各次谐波上的功率分量|Cn|2，称为功率谱，其单位为w。但若用δ函数表示此谱线。则它可以写成功率谱密度|C（f）|2δ（f-nf0）的形式。 23.确知信号在时域中的特性主要有自相关函数和互相天函数。 24.自相关函数反映一个信号在不同时间上取值的关联程度。 25.能量信号的自相关函数R(O)等于信号的能量；而功率信号的自相关函数R(O)等于信
《过程控制原理及应用》阶段练习题—2 第二章过程装备控制基础 2.4 什么是单回路控制系统？什么是反馈、负反馈、正反馈？为什么通常的自动控制系统都是负反馈控制系统？ 2.5 在控制系统的设计中，被控变量的选择应遵循哪些基本原则？ 2.6 在控制系统的设计中，如何选择操纵变量？ 2.7 在控制系统的设计中，对被控变量的测量会带来哪些滞后？各是由什么原因引起的？ 2.8 什么是调节器的控制规律？调节器有哪几种基本控制规律？ 2.9 比例、积分、微分控制分别用什么量表示其控制作用的强弱？并分别说明 它们对控制质量的影响。 2.10 调节器参数整定的目的是什么？工程上常用的整定方法有哪些？简介之。 2.11图2-1是聚合釜温度和流量的串级控制系统， （1）画出该控制系统的方框图。 （2）指出该系统的主﹑副对象，主﹑副变量，主﹑副调节器各是什么？ （3）当冷却水压力突然增大时，该系统是如何实现其控制作用的？ 图2-1 聚合釜温度与流量的串级控制系统示意图 2.12 某液位的阶跃响实验测得如下数值：
当其阶跃扰动量为Δu＝20%时，试求： （1）画出液位过程的阶跃响应曲线； （2）确定液位过程中的K ﹑T ﹑τ（设该过程用一阶惯性加纯滞后环节近似描述）。 2.13 为什么说串级控制系统的主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统？ 2.14 什么是前馈控制系统？为什么控制系统中不单纯采用前馈控制，而是采用前馈－反馈控制系统？ 2.15 为什么前馈调节器不能常用常规的调节器？ 2.16 比值控制系统有哪些类型？对单闭环比值控制系统，当主流量和副流量分别有波动时，控制系统是如何实现控制过程的？ 2.17 选择性控制系统有哪些类型？各有什么特点？ 2.18 均匀控制系统设置的目的是什么？它有哪些特点？ 2.19 什么是分程控制系统？它区别于一般控制系统的最大特点是什么？ 2.20 分程控制系统应用于哪些场合？
1.2.1 通信系统的一般模型 1.2.3 数字通信的特点 (1) 抗干扰能力强，且噪声不积累 (2) 传输差错可控 (3) 便于处理、变换、存储，将来自不同信源的信号综合到一起传输 (4) 易于集成，使通信设备微型化，重量轻 (5) 易于加密处理，且保密性好 1.3.1 通信系统的分类 按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 。调制传输系统又分为多种 调制，详见书中表1-1。 按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 3.1.2 随机过程的数字特征 均值（数学期望）： 方差： 相关函数 3.2.1 平稳随机过程的定义 （1）其均值与t 无关，为常数a ； （2）自相关函数只与时间间隔τ 有关。 把同时满足（1）和（2）的过程定义为广义平稳随机过程。 3.2.2 各态历经性 如果平稳过程使下式成立 则称该平稳过程具有各态历经性。 3.2.4 平稳过程的功率谱密度 非周期的功率型确知信号的自相关函数与其功率谱密度是一对傅里叶变换。这种关系对平稳随机过程同样成立，即有 []∫∞∞?=dx t x xf t E ),()(1ξ} {2)]()([)]([t a t E t D ?=ξξ2121212212121),;,()] ()([),(dx dx t t x x f x x t t E t t R ∫∫ ∞∞?∞∞?==ξξ???==)()(τR R a a ∫∫ ∞ ∞?∞∞??==ω ωπτττωωτξωτξd e P R d e R P j j )(21)()()(
3.3.2 重要性质 广义平稳的高斯过程也是严平稳的。 高斯过程经过线性变换后生成的过程仍是高斯过程。 3.3.3 高斯随机变量 （1）f (x )对称于直线 x = a ，即 （2） 3.4 平稳随机过程通过线性系统 输出过程ξo (t )的均值: 输出过程ξo (t )的自相关函数： 输出过程ξo (t )的功率谱密度: 若线性系统的输入是平稳的，则输出也是平稳的。 如果线性系统的输入过程是高斯型的，则系统的输出过程也是高斯型的。 3.5 窄带随机过程 若随机过程ξ(t )的谱密度集中在中心频率f c 附近相对窄的频带范围Δf 内，即满足Δf << f c 的条件，且 f c 远离零频率，则称该ξ(t )为窄带随机过程。 3.7 高斯白噪声和带限白噪声 白噪声n (t ) 定义：功率谱密度在所有频率上均为常数的噪声 － 双边功率谱密度 － 单边功率谱密度 4.1 无线信道 电磁波的分类： 地波：频率 < 2 MHz ；距离：数百或数千千米 天波：频率：2 ~ 30 MHz ；一次反射距离：< 4000 km 视线传播：频率 > 30 MHz ；距离: 4.3.2 编码信道模型 P(0 / 0)和P(1 / 1) － 正确转移概率，P(1/ 0)和P(0 / 1) － 错误转移概率 P (0 / 0) = 1 – P (1 / 0) P (1 / 1) = 1 – P (0 / 1) 2)(0 n f P n =)(+∞<
《过程控制原理及应用》阶段练习题—3答案 第三章 过程检测技术 3.1 解：（1）取ΔI 为绝对误差， δI 为相对误差， δIr 为示值相对误差，q 为引用误差。相 应各值如下表所示： （2）由于 q max =q 1=2.0 因此该仪表的精度等级为2。 3.2 解：该仪表的最大引用误差为： 国家规定的精度等级中没有0.6级仪表，而该仪表的最大引用误差超过了0.5级仪表的允许误差，故该台仪表的精度等级应为1.0级。 3.3 解 ： 测量所允许的最大误差为 Δt max =500×2.5%=12.5℃ 1.5级仪表测量范围上限只有100 ℃，直接排除之。 2.0级仪表所允许的最大误差为 Δt max,2=（550+50）×2.0%=12℃ 2.5级仪表所允许的最大误差为 Δt max,3=（500+100）×2.5%=15℃ 故只有2.0级满足Δt max,2＜Δt max 的情况。因此，测量500℃左右的温度， 应选2.0级量程是-50~550 ℃的仪表。 3.4 解：因为压力有波动，故仪表上限应大于最大工作压力的3/2，即 MPa N 5.1)2/3(1=?> %6.0500 3%100max max ±=±=??=N x δ
为了满足测量精度的要求，被测压力的最小值不应低于满量程的1/3，即 MPa N 1.237.0=?< 故应选择量程范围为0~1.6MPa 的压力表。 工艺允许的引用误差最大值为： %25.1%1006 .102.0=?=允δ 故应选择精度等级为1.5级的压力计。 3.5 答：弹簧管式压力计主要是由压力感受元件和放大指示机构构成，其中压力感受元件是一根弯曲成约270°圆弧的扁圆形或椭圆形截面的空心金属管；放大指示机构是由拉杆、齿轮以及指针组成。当通入被测压力后，扁圆或椭圆形截面的弹簧管有变圆的趋势，并迫使弹簧管的自由端发生相应的弹性变形，这个变形借助于拉杆，经齿轮传动机构予以放大，最终由固定于小齿轮上的指针将被测值在刻度盘上指示出来。在弹性范围内，弹簧管自由端的位移与被测压力近似成线性关系，因此通过测量自由端的位移可直接测得相应的被测压力的大小。 3.6 答：压力测量仪表的选用主要考虑以下三个方面：仪表类型、仪表量程范围和仪表精度。仪表类型的选择主要考虑被测介质的性质、现场工作环境以及是否有特殊要求（如是否需要信号远传，自动记录或报警）；仪表量程是根据被测压力的大小来确定；仪表精度根据生产上所允许的最大测量误差来确定。 3.7 答：热电偶测温仪表是利用热电效应原理来测温的。由两种不同的导体组成闭合回路时，如果两接触点的温度不同，回路中将产生热电动势，该热电动势与导体材料和两接触点的温度有关。当两种导体材料固定以后，如果一个接触点的温度为已知，另一接触点的温度即可由热电动势算出。因此，测出回路的热电动势，即可得到另一接触点的温度，即待测温度。 热电偶测温是将一端温度，即冷端温度作为恒定值。在实际应用过程中，冷端温度大多是变化的，从而给测量带来误差。为了保证测量的准确性，就需要对冷端温度进行补偿，使热电偶的冷端温度保持恒定。常用的冷端温度补偿的方法有恒温法、示值修正法、补偿电桥法等。 3.8 答：热电阻测温仪表是利用金属导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的性质来测量温度的。
过程控制系统试题 一、填空题（20'） 1、典型的过程控制系统由控制器、执行机构、被控对象和测量变送装置等环节构成。 2、对过程控制系统的基本性能要求有三点，分别为稳定性、快速性、和准确性。 3、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、液动调节阀和电动调节阀三大类。 4、扰动通道静态放大系数越大，则系统的稳态误差越大。控制通道的静态放大系数越大，表示控制作用越灵敏，克服扰动能力越强。 5、串级控制系统主回路一般是一个定值控制系统，副回路一般是一个随动控制系统。 6、常用的解耦控制设计方法有前馈补偿解耦、反馈解耦法、对角解耦法、单位阵解耦法。 二、单项选择题（10'） 1、在过程控制系统过渡过程的质量指标中,( C )是衡量系统快速性的质量指标。 A）最大偏差B）衰减比C）振荡周期D）余差 2、下列叙述中不是串级控制系统的特点的是( C ) A．结构上由两个闭环组成B．对二次扰动有很明显的克服作用C．系统中有两个调节阀D．提高了整个系统的响应速度 3、串级控制系统系统中存在的二次扰动来源于它的（B）
A）主回路B）副回路C）主副回路都有D）不能确定 4、下面前馈控制系统中对过程的控制质量没有影响的是（D） A）控制通道放大倍数Ko B）扰动通道放大倍数Kf C）扰动通道时间常数D）扰动通道纯滞后时间 5、用于迅速启闭的切断阀或两位式调节阀应选择( A )特性的调节阀。 A、快开特性 B、等百分比特性 C、线性 D、抛物线特性 三、判断题（10'） 1、串级控制系统中应使主要和更多的干扰落入副回路。（√） 2、过程控制系统的偏差是指设定值与测量值之差。（√） 3、扰动量是作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素（×）答案：扰动量是除操纵变量外作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素。 4、对干扰通道时间常数越小越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易。（×） 答案：时间常数越大越好，这样干扰的影响和缓，控制就容易 5、串级控制系统中主调节器以“先调”、“快调”、“粗调”克服干扰。（×）答案：串级控制系统中主调节器以“慢调”、“细调”作用，使主参数稳定在设定值上，副调节器则以“先调”、“快调”、“粗调”克服干扰。 6、测量滞后一般由测量元件特性引起，克服测量滞后的办法是在调节规律中增加积分环节。（×） 答案：微分作用能起到超前调节的作用，因此能克服纯滞后；积分作用能克服余差。
第一章 1.通信—按照传统的理解就就是信息的传输。 2.通信的目的:传递消息中所包含的信息。 3.信息:就是消息中包含的有效内容。 4.通信系统模型: 5、通信系统分为:模拟通信系统模型与数字通信系统模型。 6、数字通信的特点: (1)优点: 抗干扰能力强,且噪声不积累 传输差错可控 便于处理、变换、存储 便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 易于集成,使通信设备微型化,重量轻 易于加密处理,且保密性好 便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 (2)缺点: 需要较大的传输带宽 对同步要求高 7、通信方式(信号的传输方式) (1)单工、半双工与全双工通信 (A)单工通信:消息只能单方向传输的工作方式 (B)半双工通信:通信双方都能收发消息,但不能同时收发的工作方式 (C)全双工通信:通信双方可同时进行收发消息的工作方式 (2)并行传输与串行传输 (A)并行传输:将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输 优点:节省传输时间,速度快:不需要字符同步措施 缺点:需要n 条通信线路,成本高 (B)串行传输:将数字信号码元序列以串行方式一个码元接一个码元地在一条信道上传输 优点:只需一条通信信道,节省线路铺设费用 缺点:速度慢,需要外加码组或字符同步措施 8、则P(x) 与I 之间应该有如下关系: I 就是P(x) 的函数: I ＝I [P(x)] P(x) ↑,I ↓ ; P(x) ↓ ,I ↑; P(x) = 1时,I＝0; P(x) = 0时,I＝∞; 9、通信系统的主要性能指标:有效性与可靠性 码元传输速率R B:定义为单位时间(每秒)传送码元的数目,单位为波特(Baud),简记为B。
1过程控制的任务和要求 要求三项：安全性经济性稳定性，过程控制的任务就是在了解掌握工艺流程和生产过程的静态和动态特性的基础上，根据上述三项要求，应用理论对控制系统进行分析和综合，最后采用适宜的技术手段加以实现。过程控制的任务是由控制系统的设计和实现来完成的。 2常用过程控制系统分为哪几类 三类1.反馈控制系统（根据被控参数与给定值的偏差进行控制的）2.前馈控制系统（根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据）3.前馈-反馈控制系统（前馈控制的主要优点是能迅速及时克服主要扰动对被控量的影响，而前馈反馈能控制利用的反馈控制克服其他扰动，能够使被控量迅速而准确的稳定在给定值上，提高系统的控制质量） 1过程控制系统在运行中状态有几种?过程控制系统时域性能指标包括哪些？它们分别反应系统哪些方面性能？ 两种，一种是稳态，此时系统没有收到任何外来干扰，同时设定值保持不变，因而被调量也不会随时间变化，整个系统处于稳定平衡的工况。一种是动态，当系统收到外来干扰的影响或者在改变了设定值之后原来的稳态受到破坏，各部分输入输出都发现变化。 时域性能指标（衰减比和衰减率，最大动态误差和超调量，残余偏差，调节时间和振荡频率）衰减比是衡量一个振荡过程的衰减程度的指标，它相当于两个相邻的波峰值之比。 衡量震荡频率过程衰减程度的另一个指标是衰减率，指的是每经过一个周期，波动幅度衰减的百分数。 最大动态误差和超调量最大动态误差是指设定阶跃响应中，过度过程开始后第一个波峰超过其新稳态值的幅度，最大动态偏差占被调量稳态变化幅度的百分比称为超调量 残余偏差是指过渡结束之后被调量新的稳态值Y（∞）与新设定值r之间的差值，它是控制系统稳态准确性的衡量指标 调节时间和振荡频率调节时间是从过渡过程开始到结束所需的时间过渡过程的振荡频率也可以作为衡量控制系统快速性的一个指标那你。 2什么是被控过程的特性？什么是被控过程的数学模型？目前研究过程数学模型的主要方法有哪些？ 指被控过程是否容易控制。数学模型乃是事物行为规律的数学描述。根据所描述的是事物在稳态下的行为规律还是在动态下的，被控系统数学模型的划分 1.按系统的连续性划分（连续系统模型，离散系统模型） 按模型的结构划分为[输入输出模型（可按时域划分为时域表达—阶跃响应，脉冲响应；频域表达—传递函数），状态空间模型] 机理法建模，用机理法建模就是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，机理法建模的首要条件是生产过程的机理必须已经为人们所充分掌握，并且可以比较准确地加以数学描述 测试法建模，一般只用于建立输入输出模型。它是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的模型。 3如何判断一个过程是自衡过程还是无自衡过程？ 自衡过程指的是系统中存在着对所关注的变量的变化有固定负反馈作用，该作用总是力图恢复系统的平衡，在出现扰动后，过程能靠系统自身的能力达到新的平衡状态的性质称为自平衡特性，自衡过程具有一定范围内的自平衡，反之，不存在固定反馈作用的且自身无法恢复平衡的，为无自衡过程 4工业过程动态特性的特点是什么？ 1.对象的动态特性是不振荡的 2.对象的动态特性有延迟 3.被控对象本身是稳定的或中性的 4.被控对象往往具有非线性特征
过程控制系统试题10套第一套答案 过程控制系统试题一 —、选择题（10X3分） 1、过程控制系统由儿大部分组成，它们是：（） A.传感器、变送器、执行器 B.控制器、检测装置、执行机构、调节阀门 C. 控制器、检测装置、执行器、被控对象 D.控制器、检测装置、执行器2、在过程控制系统过渡过程的质量指标中，（）反映控制系统稳定程度的指标 A.超调量 B.衰减比 C.最大偏差 D.振荡周期3、下面对过程的控制质量没有影响的是：（） A .控制通道放大倍数K B.扰动通道放大倍数K OfC.扰动通道时间常数D.扰动通道纯滞后时间4、在对象特性中，（）是静特性。 A.放大系数K B.时间常数T C.滞后时间T D.传递函数5、选择调节参数应尽量使调节通道的（） A.功率比较大 B.放大系数适当大 C.时间常数适当小 D.滞后时间尽量小6、在简单控制系统中，接受偏差信号的环节是（）。 A .变送器B.控制器C.控制阀D.被控对象7、下列说法正确的是（）。 A.微分时间越长，微分作用越弱； B.微分时间越长，微分作用越强； C.积分时间越长，积分时间越弱； D.积分时间越长，积分时间越强。8、调节阀按其使用能源不同可分为（）三种。 A（电动B（液动C（气动D（压动9、打开与控制阀并联的旁路阀，会使可调比⑷。 A.变小 B.变大 C.不变 D.为零10、串级控制系统主、副对象的时间常数之
比，T/T,（）为好，主、副回0102 路恰能发挥其优越性，确保系统高质量的运行。 A. 3, 10 B. 2,8 C. 1,4 D. 1,2 二、判断题(10X2分) 1、过程控制系统中，需要控制的工艺设备(塔、容器、贮糟等)、机器称为被控对象。(Y) 2、调节阀的结构形式的选择首先要考虑价格因素。(N) 3、当生产不允许被调参数波动时，选用衰减振荡形式过渡过程为宜。(N) 4、临界比例度法是在纯比例运行下进行的。通过试验，得到临界比例度§和临K界周期T,然后根据经验总结出来的关系，求出调节器各参数值。(Y) K 5、一般来说，测量变送环节的作用方向总是正的。(Y) 6、均匀控制系统单从结构上看与简单控制是不同的。(N) 7、采取分程控制通常可以提高控制阀的可调比。(Y) 8、积分饱和通常不影响控制系统品质。(N) 9、干扰进入调节系统的位置离调节阀越近，离测量元件越远，调节质量越好。(Y) 10、串级调节系统要求对主参数和副参数均应保证实现无差控制。(N) 三、简答题(4X5分) 1、按照设定值的不同形式，过程控制系统可分为哪儿类， 解答，按照设定值的不同形式乂可分为： ,1,.定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响，使被控变量最终回到设定值或 其附近.以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言.，2, ?随动控制系统
第一章 知识点： 1.什么是信息、消息、通信？ 信息是指消息中所包含的对受信者有意义的内容（或有效内容）。 消息是指信源所产生的信息的物理表现。 通信是指一地向另一地进行消息的有效传递 2.通信系统一般模型具有哪些模块，模拟通信系统、数字通信系统 有哪些模块，各模块具有什么功能。（重点） 通信系统一般由信息源、发送设备、信道、噪声源、接受设备、信宿组成。 数字通信系统有信源、信源编码、信道编码、调制、信道、同步。 模拟通信系统有：信源、调制、信道、解调、信宿 信源：将消息转换为电信号的设备。 信源编码：降低数字信号的冗余，提高数字信号的有效性。 信道编码：增加冗余字符，纠错编码，提高传输的可靠性。 调制：使编码信号特性与信道特性相适应，以通过信道传输。 信道：基带信道－－可传输很低的频率分量。 频带信道－－不能传输很低的频率分量。 同步：数字通信系统中不可缺少的组成部分。发端、收端间需共同的时间标准使收端准确知道每个符号的起止时刻，实现同步接收 3.什么是基带信号、什么是频带信号？ 基带信号：由于未经调制的脉冲电信号所占据的频带通常从直流和低频开始。因而称为数字基带信号。 频带信号：将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字调制信号(已调信号或频带信号) 4.数字通信系统具有哪些特点？ (1)由于数字信号的可能取值数目有限，所以在失真没有超过给定值的条件下，不影响接受的正确判决。 (2)可采用纠错编码等差错控制技术，从而提高系统的抗干扰性。 (3)可采用数字加密技术，从而提高系统的保密度。 (4)可以综合传输各种模拟和数字输入消息，并且便于存储和处理。 (5)和模拟通信设备相比，设计和制造更容易、体积更小、重量更轻。 (6)可以通过信源编码进行压缩，以减小多余度，提高信道利用率。
第一章绪论 一、过程中的有关参数：温度、压力、流量、物位、成分、湿度、ph值和物性。（终点记住前四个就好了） 二、过程控制系统相对于其他系统还具有以下特点： （1）控制对象复杂、控制要求多样（2）控制方案丰富（3）控制多属慢过程参数控制（4）定值控制是过程控制的一种主要控制方式（5）过程控制系统由规范化的 过程检测控制仪表组成。 三、简单过程控制系统：由被控过程、过程检测控制仪表（包括测量元件、变送器、调节器、执行器）两部分构成。 四、气动仪表标准信号：0.02~0.1MPa的气动信号。 电动仪表：电流4~20ma 五、过程控制系统的分类（简答，特点） 1，按设定值的形式不同划分 （1）定值控制系统最常见的一种控制系统。在工控过程中，大多数场合要求被控参数恒定或在设定值附近小范围之内，以保持生产过程平稳进行。在定值控 制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的因素就是扰动信号。 （2）随动控制系统随动系统就是使被控参数准确而及时地跟随设定值的变化而变化。 （3）程序控制系统在程序控制系统中，被控参数的设定值按预定的时间程序变化，被控参数自动跟随设定值。即设定值按程序自动改变，系统按设定程序 自动运行，直到整个程序运行完为止。 2，按系统的结构特点分类 （1）反馈控制系统反馈控制系统是按照被控参数与设定值的偏差进行调节，达到减小或消除偏差的目的，偏差值是系统调节的依据。它由被控参数的反馈 通道过程闭合回路，又称闭环控制系统。最基本的过程控制结构形式。 （2）前馈控制系统根据扰动大小进行控制，扰动是控制依据。前馈控制没有被控参数的反馈，也称开环控制系统。最终无法检测控制效果，故很少单独使 用。 （3）前馈—反馈复合控制系统是将反馈与前馈控制系统相结合构成的复合控制系统，它综合了前馈控制对特定扰动及时进行补偿的优势；有保持了反馈控 制能够克服多种扰动对系统被控参数的影响、使被控参数在稳态时能准确稳 定在设定值的特点。 六、系统阶跃响应的单项性能指标： （1）衰减比n、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w 系统阶跃响应的综合性能指标：
《过程控制系统》试题（A ）答案 误差种类 产生原因 对测量结果影响 随机误差 主要由于检测仪器或测量过程中某些未知或无法控制的随机因素综合作用的结 果。 随机误差的变化通常难以预测，因此无法通过实验方法确定、修正和消除，但可通过多次测量比较发现随机误差服从的统计规律。这样，就可以用数理统计方法，对其分布范围做出估计，得到随机误差影响的不确定度。 系统误差 测量所用的工具（仪器、量具等）本身性能不完善或安装、布置、调整不当而产生的误差；因测量方法不完善、或者测量所依据的理论本身不完善；操作人员视读方式不当造成的读数误差等。 系统误差产生的原因和变化规律一般可通过实验和分析查出，因此，测量结果中系统误差可被设法确定并校正消除。 粗大误差 粗大误差一般由外界重大干扰或仪器不正确的操作 等引起。 正常的测量数据应是剔除了粗大误差的数据，所以通常测量结果中不包含由粗大误差引起的测量误差。 一、（20分）答： （5分） 1. 影响物料出口温度的主要因素有：物料的入口温度和流量；蒸汽的入口温度、流量和压力；搅拌速度。 温度控制系统原理框图如下： TC 搅拌器 物料入口 蒸汽 冷凝水 出口 图1
（5分）2. 当要求出口温度准确控制时，应选择比例积分控制规律。比例作用可以减小余差；积分作用可以消除误差，使出口温度准确。 （5分）3. 当控制器的积分时间常数增大时，积分作用变弱，系统稳定性变好，控制精度下降，调节速度变快。原理：积分作用是当有误差时不断累加，其过程比较缓慢，积分时间常数增大，积分作用减弱，则积分作用的过程要相对加快，对系统的控制作用要变得相对及时，因此调节速度快，系统稳定性加强；但是积分作用的减弱将使得余差变大，则控制精度降低。 （5分）4. 比例增益应增加，而积分时间常数要减小。 原因：由于微分作用的加入使系统稳定性增加，动态响应过程缩短，因此可以适当提高比例增益，加强积分作用，即减小积分时间常数。 二、（20分） 答： （5分）1. 控制方案见工艺流程图。 （5分）2. 系统的主要干扰量有燃料气流量和压力波动、原油入口的流量和温度。其中燃料气流量和压力波动的干扰在副回路中，当燃料气压力出现波动时，可通过副回路及时调整，克服干扰。 （5分）3. 控制阀采用气开阀：当燃烧气压力增大时，出口温度升高，因此主控制器为反作用；当阀开大时，压力增大，为满足负反馈，副控制器为反作用。 （5分）4. 在系统稳定的情况下，燃料气压力突然升高时，造成PC 输入量增大，因为PC 为反作用，所以PC 输出量减小，因控制阀为气开阀，所以阀开度减小，燃料气压力降低。同时当燃料气压力升高时，在副回路还没有来得及调整时，原油出口温度有较小升高，TC 输入量增大，因为TC 为反作用，所以TC 输出量下降，控制阀开度减小，同样使燃料压力下降，从而使原油出口温度降低。 物料出 口温度 温度控制器控制阀 换热器 温度变送器 设定值 燃烧气 出口温度 炉膛温度 原油 TC PC