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过程装备控制技术及应用复习重点

过程装备控制技术及应用复习重点
过程装备控制技术及应用复习重点

2013 过程装备控制技术及应用考试重点

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: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:温度、压力、流量、液位(或物位)。

4、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:

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)y对应于生产过程中被控变量的期望值。

3、测量值y m 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)、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: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d)B、衰减比n C、过渡时间t s 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: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: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的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: 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

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

对测量元件时间常数进行限定。尽量选用快速测量元件, 象的

时间常数的十分之一以下为宜;二是在测量元件后

调节器中加入微分控制作用,使调节器在偏差产生的 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: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:1、整定内容:调节器的比例度S ,积分时间T i 和微分时间T D 。

2、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: 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往调节阀。 串级控制系统与简单控制系统有一个显著 的区别,它在结构上形成了两个闭环,一个闭环在里面, 成为副环或副回路,在控制过程中

起着“初调”的作用,一个闭环在外面,称为主环或主回路,用来完成“细调”任务,以保 证被控变量满足工艺要求。

20、 串级控制系统的工作特点 串级控制系统的工作特点 控制系统的工作特点: ①能迅速克 服进入副回路的干扰 ②能改善被控变量的特性, 提高系统克服干扰的能力 ③主回路对副对 象具有“鲁棒性” ,提高了系统的控制精度。

21、 串级控制系统的适用对象串级控制系统的适用对象: 凡是可以利用上述特点之一来提高 系统的控制品质的场合, 都可以采用串级控制系统, 特别是在被控对象的容量滞后大, 干扰 强,要求高的场合,采用串级控制可以获得明显的效果。

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 地

方。 当纯滞后时间太大时,就必须考虑使用复杂控制方案。

要安装在死角或容易结焦的 ②克服测量滞后的方法, _.曰

一是 以测量元件的时间常数为被控对 引入微分环节,达到超前补偿。在 初期,根据偏差的变化趋势发出相应

22、主副回路的选择依据:让主要干扰位于副回路。

23、前馈控制相较于反馈控制的特点:在反馈控制中,信号的传递形成了一个闭环系统,而

在前馈控制中,则只有一个开环系统,闭环系统存在一个稳定性的问题,调节器参数的整定首先要考虑这个稳定性问题,但是对于开环控制系统来讲,这个稳定性问题是不存在的,补偿的设计主要是考虑如何获得最好的补偿效果。在理想情况下,可以把补偿器设计到完全补偿的目的,即在所考虑的扰动作用下,被控变量始终保持不变,或者说兑现了“不变性” 原理。

24、前馈-反馈控制系统前馈-反馈控制系统:在工程上往往将前馈与反馈结合起来应用,既发挥了前馈校正作用及时的优点,又保持了反馈控制能克服多种扰动及对被控变量最终检验的长处,是一种适合化工过程控制的控制方法。

25、系统误差系统误差:指在相同条件下,多次测量同一被测量值的过程中出现的一种误差,它的绝对值和符号或者保持不变,或者在条件变化时按某一规律变化。

26、仪表的绝对误差仪表的绝对误差:仪表指示值与被测变量真值之间的代数差。

27、仪表的相对误差仪表的相对误差:测量的绝对误差与被测变量的约定真值(实际值) 之比。

28、仪表的引用误差仪表的引用误差:绝对误差与仪表的量程之比。

29、仪表的精度等级仪表的精度等级:工业自动化仪表通常根据引用误差来评定其精确度等级,并规定用允许引用误差限去掉百分号后的数字来表示精度等级。如精度等级为1.0 级的仪表其允许引用误差为1.0%。精密等级值越低的仪表其精确度越高。

30、流量的概念:流量是指单位时间内流过某一截面的流体数量的多少。

31、流量计的分类:A、压差式流量计,B、转子式流量计,C、电磁式流量计。

32、压差式流量计的工作原理:当充满管道的流体流经节流装置时,流束收缩,流速提高,

静压减小,在节流装置前后会产生了一定的压差。这个压差的大小与流量有关,根据它们

之间的关系即可得到流量的大小。

33、压差式流量计结构上的核心部件:核心部件是节流装置,包括节流元件,取压装置以及其前后管段。

34、常见的节流装置分类:孔板,喷嘴,文都利管。

35、液位的概念:液位是指液体介质液面的高低。

36、液位计的分类:按工作原理可分为直读式、浮力式、静压式、电容式、光纤式、激光式、核辐射式。

37、静压式液位计的工作原理:通过测量某点的压力或该点与另一参考点的压差来间接测量液位。

38、变送器的作用:将测量元件的输出信号转换为一定的标准信号,送后续环节显示、记录或调节。

39、变送器的分类:变送器按驱动能源不同的分类:气动变送器,电动变送器。

40、气动变送器和电动变送器的区别:气动变送器是以压缩空气为驱动能源,电动变送器是以电力为能源。

41、常用的标准信号:电压(1-5V DC),电流(4-20mA),气压(20-100kPa)信号。

42、常见的气动元件和组件常见的气动元件和组件:1、气阻2、气容3、阻容耦合组件:(1)节流通室(2)节流盲室4、喷嘴-挡板机构。

43、安全火花的定义:指该火花的能量不足以对其周围可燃介质构成点火源。

44、自动化仪表的防爆结构类型及各自特点:①隔爆型:仪表的电路和接线端子全部置于隔爆壳体中, 表壳的强度足够大, 表壳接合面间隙足够深, 最大的间隙宽度又足够窄,即使仪表因事故产生火花,也不会引起仪表外部的可燃性物质发生爆炸。②本质安全防爆型:防爆性能好,理论上适用于一切危险场所;安全性能不随时间而变化;可在线进行维修、调整。

45、安全防爆系统的构成及工作原理:安装在危险场所中的本质安全电路及安装在非危险场所中的非本质安全电路。为了防止非本质安全电路中过大的能量传入危险场所中的本质安全电路中,在两者之间采用了防爆

安全栅,使整个仪表系统具有本质安全防爆性能。

46、执行器按工作能源的分类:气动执行器、电动执行器、液动执行器。

47、电动执行器的分类电动执行器的分类:1、按照输入位移的不同:电动执行机构可分为角行程(DKJ 型)和直行程(DKZ 型);2、按照特性不同:电动执行机构可分为比例式和积分式。

48、调节阀的理想流量特性:在调节阀前后压差一定的情况下的流量特性称为调节阀理想流量特性,根据阀芯形状不同,主要有直线,等百分比(对数),抛物线及快开四种理想流量特性。

48、调节阀的工作流量特性:在实际使用调节阀时,由于调节阀串联在管路中或与旁路阀并联,因此阀前后的压差总在变化,这时的流量特性称为调节阀的工作流量特性。

50、常见的流量特性分类及其使用特性:A、理想流量特性①直线流量特性,在流量小时,

流量的变化值大,而流量大时,流量变化的相对值小。因此具有直线流量特性的调节阀不宜用于负荷变化较大的场合。②对数流量特性,适应能力强,在工业过程控制中应用广泛。③

快开流量特性,主要用于迅速启闭的切断阀或双位调节系统。④抛物线流量特性,介于直线流量特性与等百分比流量特性之间。B、工作流量特性①串联管道工作流量特性②并联管

道工作流量特性。

51、串联管道工作流量特性:系统的总压差△ P等于管路系统的压差△ P i与调节阀的压差

△ P v之和。系统管道的压差与通过的流量的平方成正比,若系统的总压差△ P不变,调节阀一旦动作,△ P1将随着流量的增大而增加,调节阀两端的压差△ P v则相应减少。以S表示调节阀全开时阀上的压差△ P v与系统总压差△ P之比,S=1时,工作特性与理想特性一致;随着

s 值减小,管道阻力损失增加,实际可调比减小,流量特性发生畸变,由直线趋于快开,等百分比趋于直线。实际使用中,S过大或过小都不合适,通常希望介于0.3--0.5。

52、调节阀选型内容:口径、型式、固有流量特性、材质。

53、调节阀的可调比:调节阀能够控制的最大流量与最小流量之比,即R=q vmax/q vmin 。q vmin 不等于阀的泄漏量,q vmin :指阀能控制的流量下限,一般为(2%--4%)q vmin,而阀的泄漏量:指阀处于关闭状态下的泄漏量,一般小于0.1%C(C 为流量系数)。

54、进行电-气或气-电转换的原因:控制系统中调节执行单元品种繁多,电、气信号常混合使用,需进行电-气或气-电转换。

55、气转换器及电-气阀门定位器:A、电-气转换器作用:将从电动变送器来的电信号变成气信号,送气动调节器或气动显示仪表。工作原理:力矩平衡原理B、电-气阀门定位器作用:将电动调节器输出信号变成气信号去驱动气动调节阀主要功能:电气转换+气动阀门定位工作原理:力矩平衡原理。

56、计算机控制系统的组成:计算机控制系统是由工业对象和工业控制计算机两大部分组成。工业控制计算机主要由硬件和软件两部分组成,硬件部分主要包括计算机主机、外部设备、外围设备、工业自动化仪表和操作控制台等; 软件是指计算机系统的程序系统。

57、计算机直接数字控制系统与常规的模拟控制系统的比较:A、相同点:基本结构相同;

基本概念和术语相同;有关调节原理和调节过程也相同的,都是基于“检测偏差、纠正偏差” 的控制原理。在系统的对象、执行元件、检测元件等环节内部的运动规律与模拟控制系统

是相同的。B、不同点:在计算机控制系统中,控制器对控制对象的参数、状态信息的检测

和控制结果的输出在时间上是断续的,对检测信号的分析计算是数字化的,而在模拟控制系统中则是连续的。

59、计算机控制系统的分类:(1)数据采集和数据处理系统(2)直接数字控制系统(DDC)(3)监督控制系统SCC (4)分级计算机控制系统(5)集散型控制系统。

59、DDC 是最基本的计算机控制系统是最基本的计算机控制系统,DDC 是利用计算机的分

时处理能力对多个回路完成多种控制的一种计算机控制方式。

60、DDC的理想PID算法的三种表达式算法的三种表达式:1、位置式2、增量式3、速度式。

61、直接数字控制系统DDC概念:分时地对被控对象的状态参数进行测试,并根据测试的

结果与给定值的差值,按照预先制定的控制算法进行数字分析、运算后,控制量输出直接作用在调节阀等执行机构上,使各个被控参数保持在给定值上,实现对被控对象的闭环自动调节。

62、DDC系统的优点及缺点:A、优点:计算机不但完全代替了模拟调节器,实现了几十个

甚至更多的单回路PID 控制;而且还能比较容易地实现其它新型控制规律的控制,如串级控制、前馈控制、自动选择性控制、具有大纯滞后对象的控制等。它把显示、记录、报警和给定值设定等功能都集中在操作控制台上,给操作人员带来了很大方便。只要改变程序即可实现上述各种形式的控制规律。B、缺点:要求工业控制计算机的可靠性很高,否则会直接

影响生产的正常运行。

63、可编程控制器的特点可编程控制器的特点:1、编程程序简单2、控制系统简单,通用性强3、抗干扰能力强,可靠性高4、体积小,维护方便5、缩短了设计,施工,投产调试周期。

64、可编程控制器的基本工作原理:它是按照扫描原理工作地,在一个扫描周期内要完成输入采样,程序执行,输出刷新三部分的工作。

65、常见的编程程序表达方式:梯形图、语句表、逻辑功能图和高级语言。

组态控制实用技术(第二版)习题解答

组态控制实用技术(第二版)习题解答 项目一水位控制系统设计 模块1 水位控制工程文件建立 (一)理论题 1.什么是MCGS?其主要特点和基本功能有哪些? MCGS (Monitor and Control Generated System,通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件,它能够在基于Microsoft(各种32位Windows平台上)运行,通过对现场数据的采集处理,以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案,它充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点,比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性,在自动化领域有着更广泛的应用。 2.MCGS的构成有哪几部分?各有什么作用? MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。 组态环境相当于一套完整的工具软件,它帮助用户设计和构造自己的应用系统。用户组态生成的结果是一个数据库文件,称为组态结果数据库。 运行环境是一个独立的运行系统,它按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理,完成用户组态设计的目标和功能。

(二)实践题 1.每位同学按要求在D:\MCGS\WORK\下建立工程文件,文件名为“水位控制系统+班级+学号”。 (1)鼠标单击文件菜单中“新建工程”选项,如果MCGS安装在D盘根目录下,则会在D:\MCGS\WORK\下自动生成新建工程,默认的工程名为:“新建工程X.MCG”(X表示新建工程的顺序号,如: 0、1、2等)。 (2)选择文件菜单中的“工程另存为”菜单项,弹出文件保存窗口。(3)在文件名一栏内输入“水位控制系统+班级+学号”,点击“保存”按钮,工程创建完毕。 注意:文件名中不能能包含空格,否则MCGS拒绝运行。 2.熟练掌握组态软件常用术语并能与MCGS组态环境中对应。 见拓展知识P9-10。 模块2 水位控制画面设计 (一)理论题 1.为什么说实时数据库是MCGS系统的核心? 实时数据库相当于一个数据处理中心,同时也起到公用数据交换区的作用。MCGS用实时数据库来管理所有实时数据。从外部设备采集来的实时数据送入实时数据库,实时数据库将数据传送给系统其它部分操作系统其它部分操作的数据也来自于实时数据库。实时数据库

过程装备控制技术及应用习题参考答案

过程装备控制技术 及应用习题及参考答案 第一章控制系统的基本概念 1?什么叫生产过程自动化?生产过程自动化主要包含了哪些内容? 答:利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。主要包含: ①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。 2. 自动控制系统主要由哪几个环节组成?自动控制系统常用的术语有哪些?答:一个自动控制系统主要有两大部分组成:一部分是起控制作用的全套自动控制装置,包括测量仪表,变送器,控制仪表以及执行器等;另一部分是自动控制装置控制下的生产设备,即被控对象。 自动控制系统常用的术语有: 被控变量y――被控对象内要求保持设定数值的工艺参数,即需要控制的工艺参数,如锅炉汽包的水位,反应温度; 给定值(或设定值)y s――对应于生产过程中被控变量的期望值; 测量值y m 由检测原件得到的被控变量的实际值; 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,是调节阀的输出信号; 干扰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;偏差信号(e) 被控变量的实际值与给定值之差,即e=y m - y s 控制信号u――控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 3. 什么是自动控制系统的方框图?它与工艺流程图有什么不同? 答:自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线(带有箭头的线段)、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个分块代表系统中的一个组成部分,方块内填入表示其自身特性的数学表达式;方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系,以便对系统特性进行分析和研究。而工艺流程图则是以形象的图

过程装备控制技术和应用

一、一、填空题(25分) 1、1、工业生产对过程装备的基本要求是()、()和() 等。 2、2、压差式流量计的核心部件是(),常见的节流装置有()、 ()和()等。 3、3、液位是指(),常用的液位计有()、()、()等。 4、4、在PID调节器中,需要整定的参数为()、()和()。 5、5、调节阀的选型主要包括()、()、()和()等 内容。 6、6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为()、()、 ()、()等几种类型。 7、7、PLC的程序表达方式常采用()、()和()等方法。 二、二、判断改正题(10分) 1、1、一单纯比例控制的液位对象,只要比例度选择的合适,系统就能跟踪 并最终稳定到设定值。( ) 2、2、自动调节系统中,滞后的存在总不利于调节的。() 3、3、时间常数越大,表示对象受干扰作用后,到达新稳态值所需的时间越 短。() 4、4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。() 5、5、串联管路中,随S值下降,调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直 线特性。 三、三、简答题(20分) 1、1、何为调节器参数的工程整定法,并简述临界比例度法进行参数整定的 过程。 2、2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。 3、3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。 4、4、何为单容液位对象的自衡作用,并简要分析产生自衡作用的原因。 四、四、分析计算题(45分) 1、1、如图为一简单水槽液位控制系统,要求:(10分) (1)(1)画出本控制系统方框图。 (2)(2)系统被控变量、控制变量和检测变送环节各是什么? (3)(3)系统调节机构的输入、输出量各是什么,属哪种调节规律,并推导出调节规律的数学表达式。

过程装备控制技术及应用期末考试试卷

1.1.1 生产过程自动化系统所包含的内容:自动检测系统:采用检测仪表(如热电偶、热电阻、压力传感器等)对温度、压力、流量、液位等 进行测量,自动控制的依据 ? 信号连锁系统:信号连锁系统是一种安全装置,包括信号报警和联锁保护 ,信号连锁系统的作用 ,在事故发生前,自动发出声光报警 信号,引起操作员的注意以便及早采取措施 ? 自动操作系统:按预先规定的程序周期性操作(如PLC 程序控制) ? 自动控制系统:根据实际的工艺参数变化进行自动调节(如PID 调节期、计算机数控等) 1、工业生产对过程装备的基本要求是(安全性;经济性;稳定性)等。 2、压差式流量计的核心部件是(节流装置 ),常见的节流装置有(孔板;喷嘴;文都利管 )等。 3、液位是指(容器内液体介质液面的高低),常用的液位计有(浮力式;静压式;电容式;光纤式) 4、在PID 调节器中,需要整定的参数为(比例度;积分时间;微分时间)。 5、调节阀的选型主要包括(阀的口径选择;型式选择;固有流量特性选择;材质选择)等内容。 6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为(直接数字控制系统;监督控制系统;分级控制系统;集散控制系统)等几种类型。 7、PLC 的程序表达方式常采用(梯形图;语句表;逻辑功能图)等方法。 判断1、一单纯比例控制的液位对象,只要比例度选择的合适,系统就能跟踪并最终稳定到设定值。(错误。单纯的比例控制不可能消除余差) 2、自动调节系统中,滞后的存在总不利于调节的。(错误。控制通道的滞后总是不利的,但干扰通道中的容量滞后可以缓和干扰的影响,对控制系统有利。) 3、时间常数越大,表示对象受干扰作用后,到达新稳态值所需的时间越短。(错误。时间常数越大,表示对象受干扰作用后,到达新稳态值所需的时间越长) 4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。(错误。控制系统中直接产生控制作用的是操纵变量。) 5、串联管路中,随S 值下降,调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直线特性。正确 三、简答题1、何为调节器参数的工程整定法,并简述临界比例度法进行参数整定的过程。1、所谓的工程整定法,就是避开被控对象的特性和数学描述,在被控对象运行时,直接在控制系统中,通过改变调节器参数,观察被控变量的过渡过程,来获取调节器参数的最佳数值。临界比例度法整定参数的步骤是:首先将调节器的积分、微分作用全部去除,在纯比例作用调节比例度,直至得到等幅振荡的阶跃干扰过渡过程,此时的比例度和振荡周期称为临界比例度和临界周期,最后按照相应的经验公式计算出调节器各参数的整定数值。临界比例度法参数整定是以闭环系统得到4:1衰减比,且有合适的超调量为目标的。 2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。2、计算机直接控制系统与常规模拟控制系统的基本结构相同,有关调节原理和调节过程也相同,都是基于“检测偏差、纠正偏差”的控制原理。不同之处在于计算机控制系统中,控制器对控制对象的参数、状态信息的检测和控制结果的输出在时间上是断续的,对检测信号的分析计算是数字化的,而在模拟控制系统中则是连续的。 3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。3、本质安全防爆型是指在正常和故障状态下,电路及设备产生的火花能量都不足于引起爆炸的防爆类型。它由两种场所、两种电路组成,即安装在危险场所的本质安全电路及安装在非危险场所的非本质安全电路,两者间采用防爆安全栅隔离。仪表的防爆性能是靠电路设计来实现和保证:采用低的工作电压和小的工作电流;用防爆安全栅将危险与非危险场所电路隔开;现场和控制室之间仪表的连接导线不得形成过大的分布电感和电容。 4、 何为单容液位对象的自衡作用,并简要分析产生自衡作用的原因。4、单容液位对象的自衡作用是指当输入变量发生变化破坏了被控对象的平衡而引起输出变量变化时,在没有人为干预的情况下,被控对象的自身能重新恢复平衡的特性。产生的原因主要是出口阀的流量特性,即在流出变化量很小的情况下,流出量与液位成正比关系,即:s v R H q 2 四、分析计算题(45分)1、如图为一简单水槽液位控制系统,要求:(10分)(1) 画出本控制系统方框图。(2) 系统被控变量、控制变量和检测变送环节各是什么? (3) 系统调节机构的输入、输出量各是什么,属哪种调节规律,并推导出调节规律的数学表达式。 2、聚合釜温度与流量的串级控制系统,如图所示,(10分)(1) 画出控制系统方框图。(2) 说明该系统的主、副对象,主、副变量,主、副调节器各是什么?(3) 分析系统不采用简单温度控制而采用串级温度、流量控制的原因。 3、如图为一牛奶干燥过程流程图,要保证产品质量,需严格控制干燥器的温度,试分析:(15分) (1) 影响干燥器温度的因素有哪些?(2) 合理选择系统控制变量,并说明原因。 (3) 画出控制系统方框图。

过程装备控制技术及应用答案

过程装备控制技术及应用试题 一、选择题(每题2分,共20分) 1、闭环控制系统是根据信号进行控制的。 A、被控量 B、偏差 C、扰动 D、给定值 2、 DDZ-皿型仪表采用国际标准信号,现场传输信号是(4?20mADC ),控制联络信号为1?5VDC。 (A)0 ?10mADC ; (B)4 ?20mADC ; (C)1 ?5VDC ; (D)1 ?10VDC。 3、对于PID调节器(I的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差)。 (A)I的作用是减小动态偏差、D的作用是消除静态偏差;(B)l的作用是消除静态偏差、D的作用是消除动态偏差;(C)l的作用是消除动态偏差、D的作用是减小静态偏差;(D)l的作用是消除静态偏差、D的作用是减小动态偏差。 4、因为(微分动作)对于干扰的反应是很灵敏的。因此,它常用于温度的调节,一般不能用于压力、流量、液位的调节。 (A)比例动作;(B)积分动作;(C)微分动作;(D)比例积分。 5、调节系统中用临界比例带法整定参数的具体方法是(先将Ti置最大,TD置最小,SP置较大)。 (A)先将Ti置最大,TD置最小,SP置较大;(B)先将Ti置最小,TD置最大,SP置较大;(C)先将Ti置最小,TD 置最小,SP置较小;(D)先将Ti置最小,TD置最小,SP置较大。 6、调节对象在动态特性测试中,应用最多的一种典型输入信号是(阶跃函数)。 (A)阶跃函数;(B)加速度函数;(C)正弦函数;(D)指数函数。 7、霍尔压力变送器是利用霍尔效应把压力作用下的弹性元件位移信号转换成(电动势)信号,来反应压力的变化。 (A)电流;(B)相位;(C)电动势;(D)以上都是 8、要使PID调节器为比例规律,其积分时间Ti和微分时间TD应设置为(^、0 )。 (A)g 汽(B)g 0 ;(C)0、0;(D)0、g 9、动态偏差是指调节过程中(被调量与给定值)之间的最大偏差。 (A)被调量与调节量;(B)调节量与给定值;(C)被调量与给定值;(D)以上都不是 10、需要知道对象的动态特性,才能进行参数整定的工程方法是____________ 。 A、临界比例带法 B、衰减曲线法 C、响应曲线法 D、广义频率法 二、填空题(每空2分,共30分) 1、工业生产对过程装备的基本要求是________________ 、_____________ 、__________ (安全性;经济性;稳定 性)等 2、在阶跃干扰作用下,自动控制系统的过度过程有哪几种基本形 式_____________ 、_____________ 、__________ 、 __________ 。①发散振荡过程② 等幅振荡过程③衰减 振荡过程④非振荡的单调过程

过程装备控制技术及应用期末考试试卷

1.1.1生产过程自动化系统所包含的内容:自动检测系统:采用检测仪表(如热电偶、热电阻、压力传 感器等)对温度、压力、流量、液位等进行测量,自动控制的依据 ?信号连锁系统:信号连锁系统是一种安全装置,包括信号报警和联锁保护,信号连锁系统的作用, 在事故发生前,自动发出声光报警信号,引起操作员的注意以便及早采取措施 ?自动操作系统:按预先规定的程序周期性操作(如PLC程序控制) ?自动控制系统:根据实际的工艺参数变化进行自动调节(如PID调节期、计算机数控等) 1、工业生产对过程装备的基本要求是(安全性;经济性;稳定性)等。 2、压差式流量计的核心部件是(节流装置),常见的节流装置有(孔板;喷嘴;文都利管)等。 3、液位是指(容器内液体介质液面的高低),常用的液位计有(浮力式;静压式;电容式;光纤式) 4、在PID调节器中,需要整定的参数为(比例度;积分时间;微分时间)。 5、调节阀的选型主要包括(阀的口径选择;型式选择;固有流量特性选择;材质选择)等内容。 6、计算机在过程控制中的应用类型一般可分为(直接数字控制系统;监督控制系统;分级控制系统; 集散控制系统)等几种类型。 7、PLC的程序表达方式常采用(梯形图;语句表;逻辑功能图)等方法。 判断1、一单纯比例控制的液位对象,只要比例度选择的合适,系统就能跟踪并最终稳定到设定值。(错误。单纯的比例控制不可能消除余差) 2、自动调节系统中,滞后的存在总不利于调节的。(错误。控制通道的滞后总是不利的,但干扰通道 中的容量滞后可以缓和干扰的影响,对控制系统有利。) 3、时间常数越大,表示对象受干扰作用后,到达新稳态值所需的时间越短。(错误。时间常数越大, 表示对象受干扰作用后,到达新稳态值所需的时间越长) 4、控制系统中直接产生控制作用的是控制信号。(错误。控制系统中直接产生控制作用的是操纵变量。) 5、串联管路中,随S值下降,调节阀的等百分比流量特性畸变趋近于直线特性。正确 三、简答题1、何为调节器参数的工程整定法,并简述临界比例度法进行参数整定的过程。1、所谓的 工程整定法,就是避开被控对象的特性和数学描述,在被控对象运行时,直接在控制系统中,通过改变调节器参数,观察被控变量的过渡过程,来获取调节器参数的最佳数值。临界比例度法整定参数的步骤是:首先将调节器的积分、微分作用全部去除,在纯比例作用调节比例度,直至得到等幅振荡的阶跃干扰过渡过程,此时的比例度和振荡周期称为临界比例度和临界周期,最后按照相应的经验公式计算出调节器各参数的整定数值。临界比例度法参数整定是以闭环系统得到4:1衰减比,且有合适的超调量为目标的。 2、试简要分析计算机控制系统与常规模拟控制系统的异同点。2、计算机直接控制系统与常规模拟控 制系统的基本结构相同,有关调节原理和调节过程也相同,都是基于“检测偏差、纠正偏差”的控制原理。不同之处在于计算机控制系统中,控制器对控制对象的参数、状态信息的检测和控制结果的输出在时间上是断续的,对检测信号的分析计算是数字化的,而在模拟控制系统中则是连续的。 3、试简要分析本质安全防爆系统的防爆原理。3、本质安全防爆型是指在正常和故障状态下,电路及 设备产生的火花能量都不足于引起爆炸的防爆类型。它由两种场所、两种电路组成,即安装在危险场所的本质安全电路及安装在非危险场所的非本质安全电路,两者间采用防爆安全栅隔离。仪表的防爆性能是靠电路设计来实现和保证:采用低的工作电压和小的工作电流;用防爆安全栅将危险与非危险场所电路隔开;现场和控制室之间仪表的连接导线不得形成过大的分布电感和电容。 4、何为单容液位对象的自衡作用,并简要分析产生自衡作用的原因。4、单容液位对象的自衡作用 是指当输入变量发生变化破坏了被控对象的平衡而引起输出变量变化时,在没有人为干预的情况下,被控对象的自身能重新恢复平衡的特性。产生的原因主要是出口阀的流量特性,即在流出变化量很小

过程装备与来控制技术及应用复习资料概要

1. 什么是被控对象的控制通道?什么是干扰通道? 答:对一个被控对象来说,输入量是扰动量和操纵变量,而输出是被控变量。由对象的输入变量至输出变量的信号联系称为通道。操纵变量至被控变量的信号联系称为控制通道;扰动量至被控变量的信号联系称为扰动通道 2. 被控对象的特性是由生产工艺过程和工艺设备决定的,在控制系统的设计中是无法改变的。 3. 被控对象数学描述推导依据的:物料平衡和力学平衡. 4. 传感器的主要组成部分:敏感元件、转换元件、测量电路与其他辅助部件组成. 5. 力平衡式压差变送器主要组成部分:测量部分、放大器和反馈部分。 6,. 温度变送器类型:直流毫伏、电阻体温度和热电偶温度变送器. 7.试分析四线制变送器与两线制变送器与电源的连接方式并画出示意图。 答:电动变送器输出信号与电源的连接方式有两种:四线制和两线制,四线制中, 供电电源通过两根导线接入,另两根导线与负载电阻R2相连,输出0~10mA DC 信号。这种连线方式中,同变送器连接的导线共有4根,成为四线制,如图(a所示。如图b中所示,同变送器连接的导线只有两根,同时传送变送器所需的电源电压和4~20mA DC输出电流,称为两线制。 8.何为基型调节器?它具有哪些主要特点? 答:基型调节器是一种具有PID运算功能,并能对被调参数,给定值及阀门位置进行显示的调节器。 特点:①采用了高增益、高阻抗线性集成电路组件,提高万仪表的精度,稳定性和可靠性,降低了能耗。

②有软、硬两种手动操作方式,软手动与自动之间由于有保持状态而使调节器输出能够长期保持,因而在互相切换时具有双向无平衡无抗扰特性,提高了操作性能。 ③采用集成电路便于各种功能的扩展。 ④采用标准信号制,接受1-5V DC测量信号,输出4~20mA DC信号,由于空气受点不是从零点开始的,故容易识别断电、断线等故障 ⑤能与计算机联用。 9.什么是自动控制系统的方框图?它与工艺流程图有什么不同? 答:自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线(带有箭头的线段、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个分块代表系统中的一个组成部分,方块内填入表示其自身特性的数学表达式;方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系,以便对系统特性进行分析和研究。而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号,表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接,借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程,即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。10.在自动控制系统中,什么是干扰作用?什么是控制作用?两者有什么关系?答:干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用;控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象,通过改变操纵变量克服干扰作用,使被控变量保持在给定值,两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用,不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值,而控制作用是使被控变量接近给定值。 11.什么是自动控制系统的过度过程?在阶跃干扰作用下有哪几种基本形式? 其中哪些能满足自动控制的要求,哪些不能,为什么?

组态控制技术与利用

组态控制技术与应用设计报告 课程名称:组态控制技术与应用 学院:电子电气工程学院专业:电气工程及其自动化班级:xxx 学号:xxx 姓名:xxx 设计题目: 上下位控制液位流 动 2012--2013学年 第 1 学期总评成绩: 时切断出具高中与规程电源高

一. 下位机控制(PLC ) 介绍PLC 控制器: PLC 的英文全称是:Programmable logic Controller ,可编程 逻辑控制器,一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。PLC 控制器主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器,用于控制机械的生产过程。 1.1 题目控制要求: 1、十秒钟倒计时 2、通过阀门控制管道内液体流动 3、总开关控制反应罐液面上升和下降 4、通过组态按钮控制PLC 的操作 1.2 I/O 分配表: 输入 功能 输出 功能I0.1 进料启动按钮SB1 Q0.1进料管道阀门 I0.2 进料停止按钮SB2 Q0.2出料管道阀门 II0.3 出料启动按钮SB3 I0.4 出料停止按钮SB4 通过管线不仅对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行 高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系,根据生产工艺高电力保护装置调试技术,电力保护高中资料

1.3 I/O接线图: 1.4 梯形图程序:

二.上位机监控界面(组态王) 组态软件介绍: 组态软件,又称组态监控软件系统软件。译自英文SCADA,即Supervisory Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制)。它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件的应用领域很广,可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。 组态工程设计步骤介绍: 第一步,创建新工程 第二步,定义硬件设备并添加工程变量 第三步,制作图形画面并定义动画连接 第四步,编写命令语言 第五步,进行运行系统的配置 第六步,保存工程并运行

《过程装备控制技术及应用》第二版 王毅张早校 思考题及习题答案

《过程装备控制技术及应用》 (第二版) 王毅、张早校 化学工业出版社 思考题与习题及参考答案 第一章控制系统的基本概念 1.什么叫生产过程自动化?生产过程自动化主要包含了哪些内容? 答:利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。主要包含:①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。 2.自动控制系统主要由哪几个环节组成?自动控制系统常用的术语有哪些? 答:一个自动控制系统主要有两大部分组成:一部分是起控制作用的全套自动控制装置,包括测量仪表,变送器,控制仪表以及执行器等;另一部分是自动控制装置控制下的生产设备,即被控对象。 自动控制系统常用的术语有: 被控变量y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数,即需要控制的工艺参数,如锅炉汽包的水位,反应温度; 给定值(或设定值)y s——对应于生产过程中被控变量的期望值; 测量值y m——由检测原件得到的被控变量的实际值;

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,是调节阀的输出信号; 干扰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;偏差信号(e)——被控变量的实际值与给定值之差,即e=y m - y s 控制信号u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 3.什么是自动控制系统的方框图?它与工艺流程图有什么不同? 答:自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线(带有箭头的线段)、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个分块代表系统中的一个组成部分,方块内填入表示其自身特性的数学表达式;方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系,以便对系统特性进行分析和研究。而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号,表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接,借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程,即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。 4.在自动控制系统中,什么是干扰作用?什么是控制作用?两者有什么关系? 答:干扰作用是由干扰因素施加于被控对象并引起被控变量偏离给定值的作用;控制作用是由控制器或执行器作用于被控对象,通过改变操纵变量克服干扰作用,使被控变量保持在给定值,两者的相同之处在于都是施加于被控对象的作用,不同之处在于干扰作用是使被控变量偏离给定值,而控制作用是使被控变量接近给定值。 5.什么是闭环控制?什么是开环控制?定值控制系统为什么必须是一个闭环负反馈系统?

过程装备控制技术及应用习题及参考答案.

第一章控制系统的基本概念 1.什么叫生产过程自动化?生产过程自动化主要包含了哪些内容? 答:利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。主要包含: ①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。 2.自动控制系统主要由哪几个环节组成?自动控制系统常用的术语有哪些?答:一个自动控制系统主要有两大部分组成:一部分是起控制作用的全套自动控制装置,包括测量仪表,变送器,控制仪表以及执行器等;另一部分是自动控制装置控制下的生产设备,即被控对象。 自动控制系统常用的术语有: 被控变量y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数,即需要控制的工艺参数,如锅炉汽包的水位,反应温度; 给定值(或设定值)y s——对应于生产过程中被控变量的期望值; 测量值y m——由检测原件得到的被控变量的实际值; 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,是调节阀的输出信号; 干扰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; 偏差信号(e)——被控变量的实际值与给定值之差,即e=y m - y s 控制信号u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 3.什么是自动控制系统的方框图?它与工艺流程图有什么不同? 答:自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线(带有箭头的线段)、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个分块代表系统中的一个组成部分,方块内填入表示其自身特性的数学表达式;方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系,以便对系统特性进行分析和研究。而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号,表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接,借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程,即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。 4.在自动控制系统中,什么是干扰作用?什么是控制作用?两者有什么关系?

过程装备控制技术及应用课后习题答案)

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: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: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: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: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: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: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: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: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往调节阀。串级控制系统与简单控制系统有一个显著的区别,它在结构上形成了两个闭环,一个闭环在里面,成为副环或副回路,在控制过程中起着“初调”的作用,一个闭环在外面,称为主环或主回路,用来完成“细调”任务,以保证被控变量满足工艺要求。 20. 串级控制系统的工作特点控制系统的工作特点:①能迅速克服进入副回路的干扰②能改善被控变量的特性,提高系统克服干扰的能力③主回路对副对象具有“鲁棒性”,提高了系统的控制精度。 21. 串级控制系统的适用对象:凡是可以利用上述特点之一来提高系统的控制品质的场合,都可以采用串级控制系统,特别是在被控对象的容量滞后大,干扰强,要求高的场合,采用串级控制可以获得明显的效果。 22. 主副回路的选择依据主副回路的选择依据:让主要干扰位于副回路。23. 前馈控制相较于反馈控制的特点:在反馈控制中,信号的传递形成了一个闭环系统,而在前馈控制中,则只有一个开环系统,闭环系统存在一个稳定性的问题,调节器参数的整定首先要考虑这个稳定性问题,但是,对于开环控制系统来讲,这个稳定性问题是不存在的,补偿的设计主要是考虑如何获得最好的补偿效果。在理想情况下,可以把补偿器设计到完全补偿的目的,即在所考虑的扰动作用下,被控变量始终保持不变,或者说兑现了“不变性”原理。 24. 前馈-反馈控制系统:在工程上往往将前馈与反馈结合起来应用,既发挥了前馈校正作用及时的优点,又保持了反馈控制能克服多种扰动及对被控变量最终检验的长处,是一种适合化工过程控制的控制方法。 25. 系统误差:指在相同条件下,多次测量同一被测量值的过程中出现的一种误差,它的绝对值和符号或者保持不变,或者在条件变化时按某一规律变化。 26. 随机误差:又称偶然误差,它是在相同条件下多次测量同一被测量值的过程中所出现的绝对值和符号以不可预计的方式变化的误差。 27. 粗大误差:明显的歪曲测量结果的误差称为粗大误差,这种误差时由于测量操作者的粗心,不正确的操作,实验条件的突变或实验状况尚未达到预想的要求而匆忙实验等原因所造成的。 28. 减小误差的方法:①标准法:预先测出系统误差,然后对测量值进行修正。由于修正值本身存在一定误差,因此这种方法只适用于工程测量,②零示法:测量误差与读数误差无关,主要取决于已知的标准量,但要求指示器灵敏度足够高,如电位差计(平衡式电桥)。③代替法:用已知量来代替被测量的测量方法。④交换法:将引起系统误差的某些条件相互交换以达到减小或消除误差的方法。(例如等臂天平称量物体时),此外还有对称法、微差法、比较法等。 29. 仪表的绝对误差:仪表指示值与被测变量真值之间的代数差. 30. 仪表的相对误差:测量的绝对误差与被测变量的约定真值(实际值)之比. 31. 仪表的引用误差:绝对误差与仪表的量程之比. 32. 仪表的精度等级:工业自动化仪表通常根据引用误差来评定其精确度等级,并规定用允许引用误差限去掉百分号后的数字来表示精度等级。如精度等级为 1.0 级的仪表其允许引用误差为 1.0%。精密等级值越低的仪表其精确度越高。 33. 流量的概念:流量是指单位时间内流过某一截面的流体数量的多少。 34. 流量计的分类:A 压差式流量计,B 转子式流量计、C 电磁式流量计 35. 压差式流量计的工作原理:当充满管道的流体流经节流装置时,流束收缩,流速提高,静压减小,在节流装置前后会产生了一定的压差。这个压差的大小与流量有关,根据它们之间的关系即可得到流量的大小。 36. 压差式流量计结构上的核心部件:核心部件是节流装置,包括节流元件,取压装置以及其前后管段。 37. 常见的节流装置分类:孔板,喷嘴,文都利管. 38. 液位的概念:液位是指液体介质液面的高低。 39. 液位计的分类:按工作原理可分为直读式、浮力式、静压式、电容式、光纤式、激光式、核辐射式。 40. 静压式液位计的工作原理:通过测量某点的压力或该点与另一参考点的压差来间接测量液位。 41. 变送器的作用:将测量元件的输出信号转换为一定的标准信号,送后续环节显示、记录或调节。 42. 变送器的分类:变送器按驱动能源不同的分类:气动变送器,电动变送器。 43. 气动变送器和电动变送器的区别:气动变送器是以压缩空气为驱动能源,电动变送器是以电力为能源。 44. 常用的标准信号:电压(1-5V DC),电流(4-20mA),气压(20-100kPa)信号。 45. 常见的气动元件和组件:1.气阻 2.气容 3.阻容耦合组件:(1)节流通室(2)节流盲室 4. 喷嘴-挡板机构 46. 安全火花的定义安全火花的定义:指该火花的能量不足以对其周围可燃介质构成点火源。 47. 自动化仪表的防爆结构类型及各自特点:①隔爆型,仪表的电路和接线端子全部置于隔爆壳体中,表壳的强度足够大,表壳接合面间隙足够深,最大的间隙宽度又足够窄,即使仪表因事故产生火花,也不会引起仪表外部的可燃性物质发生爆炸。②本质安全防爆型,防爆性能好,理论上适用于一切危险场所;安全性能不随时间而变化;可在线进行维修、调整。 48. 安全防爆系统的构成及工作原理:安装在危险场所中的本质安全电路及安装在非危险场所中的非本质安全电路。为了防止非本质安全电路中过大的能量传入危险场所中的本质安全电路中,在两者之间采用了防爆安全栅,使整个仪表系统具有本质安全防爆性能。 49. 执行器按工作能源的分类:气动执行器、电动执行器、液动执行器 50. 电动执行器的分类:1.按照输入位移的不同,电动执行机构可分为角行程(DKJ 型)和直行程(DKZ 型);2.按照特性不同,电动执行机构可分为比例式和积分式。 51. 调节阀的理想流量特性:在调节阀前后压差一定的情况下的流量特性称为调节阀理想流量特性,根据阀芯形状不同,主要有直线,等百分比(对数),抛物线及快开四种理想流量特性。 52. 调节阀的工作流量特性:在实际使用调节阀时,由于调节阀串联在管路中或与旁路阀并联,因此阀前后的压差总在变化,这时的流量特性称为调节阀的工作流量特性。 53. 常见的流量特性分类及其使用特性:A.理想流量特性①直线流量特性,在流量小时,流量的变化值大,而流量大时,流量变化的相对值小。因此具有直线流量特性的调节阀不宜用于负荷变化较大的场合。②对数流量特性,适应能力强,在工业过程控制中应用广泛。③快开流量特性,主要用于迅速启闭的切断阀或双位调节系统。④抛物线流量特性,介于直线流量特性与等百分比流量特性之间。 B.工作流量特性①串联管道工作流量特性②并联管道工作流量特性. 54. 串联管道工作流量特性:系统的总压差ΔP 等于管路系统的压差ΔP1 与调节阀的压差Δ Pv 之和.系统管道的压差与通过的流量的平方成正比,若系统的总压差ΔP 不变,调节阀一旦动作, ΔP1 将随着流量的增大而增加,调节阀两端的压差ΔPv 则相应减少.以 S 表示调节阀全开时阀上的压差ΔPv 与系统总压差ΔP 之比,S=1 时,工作特性与理想特性一致;随着 s 值减小,管道阻力损失增加,实际可调比减小,流量特性发生畸变,由直线趋于快开,等百分比趋于直线。实际使用中,S 过大或过小都不合适,通常希望介于 0.3-0.5. 55. 调节阀选型内容:口径、型式、固有流量特性、材质. 56. 调节阀的可调比:调节阀能够控制的最大流量与最小流量之比,即R=qvmax/qvmin . qvmin 不等于阀的泄漏量, qvmin 指阀能控制的流量下限,一般为(2%--4%)qvmin,而阀的泄漏量指阀处于关闭状态下的泄漏量,一般小于0.1%C(C 为流量系数). 57. 进行电-气或气-电转换的原因:控制系统中调节执行单元品种繁多,电、气信号常混合使用,需进行电-气或气-电转换. 58. 电-气转换器及电-气阀门定位器:A.电-气转换器作用:将从电动变送器来的电信号变成气信号,送气动调节器或气动显示仪表。工作原理:力矩平衡原理 B.电-气阀门定位器作用:将电动调节器输出信号变成气信号去驱动气动调节阀主要功能:电气转换+气动阀门定位工作原理:力矩平衡原理. 59. 计算机控制系统的组成:计算机控制系统是由工业对象和工业控制计算机两大

最新控制技术及其应用知识点归纳

6执行器作用:接受调节器送来的控制信号,自动改变操纵变量,调节被控参数7变送器按驱动能源分为气动和电动式 8变送器作用:在测量元件将压力、温度、液位、流量参测后,将测量元件信号转换成一定标准信号送往显示仪表后调节仪表进行显示、记录或调节 15热电偶温度计原理:基于热电效应即,两种不同材料导体组成一个闭合回路。当回路两端温度不同时,回路产生电动势,形成电流,电流大小与导体材料性质和接点温度有关,对于给定的热电偶,其材料性质一定,热电势是其两端温度的函数,若其冷端温度固定,热电势大小与热端温度一一对应。16热电偶温度计组成:热电偶、电测仪表和连接导线 17热电偶优点:1测温精度高,性能稳定2结构简单,易于制造,互换性好3便于远程传输和实现多点切换测量4测温范围广,-200到2000度5形式多样适于多种测量条件 18热电偶结构形式:普通热电偶、铠装热电偶和特殊热电偶 19弹簧式压力计原理:弹性元件受压后产生的反作用力和被测压力平衡,弹性元件变形是被测压力的函数20弹性元件:弹簧管、弹簧片、膜片、膜盒、膜盒组和波纹管 21弹性元件不完全弹性因素:弹性滞后:由于弹性元件工作时分子间存在摩擦导致加载曲线与卸载曲线不重合的现象弹性后效:弹性元件受载改变后,不是立即完成相应变形,而是在一定时间内逐渐完成变形的现象22传感器组成:敏感元件、转换元件、测量电路和辅助电路23检测仪表组成:传感器、转换器、显示器和各环节传输通道 27测量分类:接触和非接触式、等精度和不等精度、间接和直接、静态和动态 28过渡过程:从被控对象受到干扰使被控变量偏离给定值开始到调节器发挥作用,使被控变量回复到给定值附近范围内所经历的过程。 发散振荡:系统在受到干扰后,被控变量不断偏离给定值,直至超出规定限度,造成事故。该过程不稳定,需要避免等幅振荡:被控变量在某稳定值附近振荡,但振幅保持不变,系统受到干扰后不再稳定,一般不采用。对于工艺上允许被控变量在一定范围内波动、控制要求不高的场合,可以使用 衰减振荡:被控变量在稳定值附近上下波动,经过两三个周期后稳定下来。在大多数控制中都希望得到这种稳定的过渡过程非振荡的单调过程:表明被控变量最终稳定下来、与衰减振荡相比,耗时长,速度慢,一般不采用29控制系统的性能指标:最大偏差(超调量)、衰减比、回复时间、余差和振荡周期详见图1-12 30被控对象的特性: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 31自衡特性:输入变量发生变化破坏了被控对象的平衡而引起输出变量变化时,在没有认为干预的情况下,被控对象自身重新回复到平衡的特性。有利于控制。 32被控对象的参数:放大系数:被控对象重新达到平衡时输出变化量与输入变化量的比值33时间常数:被控对象受到输入作用后,输出量达到新稳态值的快慢 34滞后时间:在受到输入量的作用后,其被控变量并不立即发生变化而是经过一段时间才发生变化的滞后现象。有传递

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