9分程控制过程控制自动化解析

串级控制系统的特点：1.对进入副回路的干扰有很强的抑制能力；2.能改善控制通道的动态特性，提高系统的快速反应能力；3.对非线性情况下的负荷或操作条件的变化，有一定的自适应能力。

过程控制的特点：（过程控制是生产过程自动化的简称，连续型）（工业生产过程：连续型、离散型、混合型）1.系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成；2.被控过程复杂多样，通用系统难以设计；3.控制方案丰富多彩，控制要求越来越高；4.控制过程大多属于慢变过程与参量控制；5.定值控制是过程控制的主要形式。

前馈控制的特点：（设计原理“不变性原理”）1.基于扰动控制扰动；2.前馈控制是一种开环控制；3.前馈控制比反馈控制及时；4.只可测不可控；5.前馈补偿器为专用调节器。

反馈控制的特点：1.基于偏差来消除偏差；2.不及时的控制；调节器的作用总是落后与扰动；3.闭环控制；4.可消除多种扰动；5.控制规律：P,PI，PD，PID。

均匀控制的特点：1.系统结构无特殊性；2.参数均应缓慢的变化；3.参数变化应限制在允许范围内。

推理控制系统的特点：1.实现了不可测干扰的信号分离；2.实现了不可测干扰的估计；3.可实现理想控制。

连续型生产过程的主要特征：成流动状态的各种原材料在生产过程中，经过传热、传质或物理、化学变化等，大多会发生相变或分子结构的变化，从而产生新的产品。

过程控制系统的功能：1.变送与执行功能；2.作安全与环境保护功能；3.常规控制或高级控制功能；4.实时优化功能；5.决策管理与计划调度功能。

过程控制系统的性能指标：1.单向性能指标：（1）.衰减比，是衡量系统振荡过程衰减程度的指标，它定义为两个相邻的同向波峰值比；衰减率：一个周期后波动幅度衰减的程度。

（2）.最大动态偏差和超调量：在定值阶跃响应中，系统过渡过程的第一个峰值超出设定值的幅度，最大动态偏差占被控量稳态值的百分比称为超调量。

（3）.残余偏差：过渡过程结束后，被控量新的稳态值与设定值之间的差值。

过程控制课后习题答案及解析-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1第1章自动控制系统基本概念~~1-3 自动控制系统主要由哪些环节组成解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。

~~ 1-5 题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。

试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。

题1-5图加热器控制流程图解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07；TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。

~~~~~ 1-7 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。

~~~1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。

被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。

控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。

给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。

它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。

2操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。

或实现控制作用的变量。

操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。

通俗易懂自动控制原理
自动控制原理是指通过使用各种控制设备和技术，实现对系统或过程进行自动
监测、调节和控制的原理。

它在各个领域都得到了广泛应用，如工业自动化、交通运输、航空航天等领域。

本文将从通俗易懂的角度，对自动控制原理进行解释。

自动控制原理的核心是建立一个控制系统，该系统包括传感器、执行器、控制
器和反馈机制。

传感器用于监测系统的状态或变量，例如温度、压力、速度等。

执行器则根据控制信号来实施相应的操作，例如开关、阀门、电机等。

控制器是系统的大脑，根据传感器的反馈信息和预设的目标，生成控制信号并发送给执行器。

反馈机制用于将系统的实际输出与预期输出进行比较，从而进行误差修正。

在自动控制原理中，最常用的控制方法是反馈控制。

它基于系统的反馈机制，
通过不断比较实际输出与预期输出的差异，来调节执行器的操作以达到控制目标。

反馈控制具有稳定性好、动态响应快的特点，广泛应用于工业自动化和其他领域。

另外，自动控制原理还涉及到一些重要的概念和理论，例如控制系统的开环和
闭环，控制系统的稳定性分析，以及控制系统的频率响应等。

这些概念和理论为实现有效的自动控制提供了基础。

总之，自动控制原理是一门重要的学科，它通过使用各种控制设备和技术，实
现对系统或过程的自动监测、调节和控制。

通过合理应用自动控制原理，可以提高生产效率，降低人力成本，并且在提高系统稳定性和响应速度方面发挥着重要作用。

在不同领域的实际应用中，自动控制原理的应用将继续发展和完善，为人们提供更高效、安全和可靠的控制方法。

绪论生产过程自动化，一般是指石油、化工、冶金、炼焦、造纸、建材、陶瓷及电力发电等工业生产中连续或按一定程序周期进行生产过程自动控制。

凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程某一或某些物理参数进行自动控制通称为过程控制。

过程控制是自动控制学科一个重要分支。

一、过程控制定义和任务1.过程控制基本概念(1)自动控制。

在没有人直接参及下，利用控制装置操纵生产机器、设备或生产过程，使表征其工作状态物理参数(状态变量)尽可能接近人们期望值(即设定值)过程，称为自动控制。

(2)过程控制。

对生产过程所进行自动控制，称为过程控制。

或者说凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程某一或某些物理参数进行自动控制通称为过程控制。

(3)过程控制系统。

为了实现过程控制，以控制理论和生产要求为依据，采用模拟仪表、数字仪表或微型计算机等构成控制总体，称为过程控制系统。

2.过程控制研究对象及任务过程控制是自动化一门分支学科，是对过程控制系统进行分析及综合。

综合是指方案设计。

3.过程控制目生产过程中，对各个工艺过程物理量或称工艺变量有着一定控制要求。

有些工艺变量直接表征生产过程，对产品产量及质量起着决定性作用。

例如，精馏塔塔顶或塔釜温度，一般在操作压力不变情况下必须保持一定，才能得到合格产品:加热炉出口温度波动不能超出允许范围，否则将影响后一工段效果:化学反应器反应温度必须保持平稳，才能使效率达到指标。

有些工艺变量虽不直接影响产品质量和产量，然而保持其平稳却是使生产获得良好控制前提。

例如，用蒸汽加热反应器或再沸器，如果在蒸汽总压波动剧烈情况下，要把反应温度或塔釜温度控制好将极为困难:中间储槽液位高度及气柜压力，必须维持在允许范围之内，才能使物料平衡，保持连续均衡生产。

有些工艺变量是决定安全生产因素。

例如，锅炉汽包水位、受压容器压力等，不允许超出规定限度，否则将威胁生产安全。

还有一些工艺变量直接鉴定产品质量。

例如，某些混合气体组成、溶液酸碱度等。

可编辑修改精选全文完整版教学大纲英文课程名称：Process Control课程编号：0201508总学时：48 （其中理论课学时：44 实验学时：4）总学分：3先修课程：微机原理与接口技术、自动控制理论Ⅰ、检测仪表及检测技术适用专业：自动化开课单位：电子信息与控制工程学院自动化教研室执笔人：张新荣审校人：刘星萍一、课程教学内容第一章绪论第一节过程控制系统的组成及其分类简单控制系统的组成；控制系统按照给定信号分类；按照控制结构分类。

第二节过程控制系统的特点第三节过程控制系统的质量指标第四节过程控制系统的发展概况自动化控制系统的几个发展时期的时间。

第二章被控过程的数学模型第一节概述建立被控过程数学模型的目的；被控过程数学模型的类型。

第二节解析法建立过程的数学模型单容水槽过程、双容水槽过程数学模型机理建模方法；液阻、液容的概念；阶跃响应曲线特点；有时延单容水槽过程、有时延双容水槽过程数学模型；多容过程数学模型。

第三节响应曲线辨识过程的数学模型由对象阶跃响应曲线用作图法及两点法确定对象的传递函数。

第三章变送单元第一节概述变送的基本概念。

各种差压变送器结构、原理、特点。

第三节温度变送器温度变送器组成、工作原理及线性化原理。

第七节微型化、数字化和智能化变送器变送器的发展趋势；各种微型化、数字化和智能化变送器的结构、原理。

第四章调节单元概述调节器基本概念；PID控制规律；各控制规律的特点；参数改变对控制质量的影响。

第一节 DDZ—Ⅲ型调节器DDZ-Ⅲ型调节器输入部分；PI部分；PD部分；硬手动；软手动电路；输出部分工作原理。

第二节改进型调节器抗积分饱和调节器；微分先行PID调节器；比例微分先行PID调节器。

第三节数字式调节器数字式调节器组成、特点、应用。

第五章执行单元第一节概述执行器的作用；执行器的分类。

第二节电动执行机构电动执行机构结构、工作原理。

第三节气动执行机构气动执行机构结构、工作原理、作用形式。

第四节气动薄膜调节阀调节阀的工作原理；调节阀的分类；调节阀的选择。

1, 测量温度的方法：接触式，非接触式。

2, 热电偶：当两种不同导体货半导体连接成闭合回路时，若两个节点温度不同，回路中就会出现热电动势并产生电流。

3, 第三导体定律：除热电偶A, B两种导体外，又插入第三种导体C组合成闭合回路，只要插入的第三种导体的两个接点温度相等，它的接入对回路毫无影响。

4, 测量某一点压力及大气压力之差，当这点的压力高于大气压力时，此差值称为表压。

5, 利用弹性元件受压产生变形可以测量压力。

常用的弹性测压元件有：弹簧管（常用）, 水纹管及膜片三类。

6, 流量检测仪表：节流式流量计(在管道中放入肯定的节流元件，依据节流元件的推力或在节流元件前后形成的压差测量)分为：压差, 靶式, 转子流量计。

7, 热导式气体分析仪是一种物理式的气体分析仪。

依据不同气体具有不同的热传导实力这一特性，通过测定混合气体的导热系数，推算出其中某些成分含量。

（0度时H2为7.150，He为7.150）8, 调整器的作用：把测量值和给定值进行比较，依据偏差大小，按肯定的调整规律产生输出信号，推动执行器，对生产过程进行自动调整。

9, 调整规律：他的输出量及输入量（偏差信号）之间具有什么样的函数关系。

10, 比例调整特点：对干扰有及时而有力的抑制作用，但存在静态误差，是一种静差调整。

11, 积分调整特点：能够消退静差，即当有偏差存在时积分输出将随时间变化，当偏差消逝时输出能保持在某一值上不变。

但动作过于缓慢，过渡过程时间长，易造成系统不稳定。

12, 微分调整器：能在偏差信号出现或变化瞬间，马上依据变化趋势，产生调整作用，是偏差尽快的消退于萌芽状态之中。

但对静态片差毫无抑制实力，不能单独运用。

13, 在PID三作用调整器中，微分作用主要爱用来加快系统动作速度，削减超调，克服震荡。

积分作用主要用来消退静态误差。

将比例, 积分, 微分三种调整规律结合在一起，即可达到快速灵敏，又可达到平稳精确，只要协作得当便可得到满足的调整效果。

1.串级控制系统由于引入一个闭和的副回路,不仅能迅速克服作用于副回路的干扰,而且对作用于副对象上的干扰也能加速克服过程。

（）(1分)对错正确答案:错解析:2.在AB金属组成的热电偶中,接入连接导线C后,会影响所产生的电势值。

（）(1分)对错正确答案:错解析:3.补偿导线,对于各种热偶是通用的。

（）(1分)对错正确答案:错解析:4.目前使用的安全栅主要有电阻式、齐纳式、中继放大式和隔离式4种。

（）(1分)对错正确答案:对解析:5.结构化编程把过程要求的类似或相关的功能进行分类,并试图提供可以用于几个任务的通用解决方案。

向指令块提供有关信息(以参数方式),结构化程序能够重复利用这些通用模块。

（）(1分)对错正确答案:对解析:6.蝶阀特点是结构简单、流阻小,泄漏量大,适用于口径较大、大流量、低压差的场合。

（）(1分)对错正确答案:对解析:7.过滤操作时,通过过滤介质流出的液体称为滤渣。

（）(1分)对错正确答案:错解析:8.某蒸汽换热器正常工作时,操作压力控制在800KPa,实际操作时最大允许有±15KPa的测量误差,那么选用压力表的量程和精度等级各是1.2MPa;1.0级。

（）(1分)对错正确答案:对解析:9.当被测介质的化学性质具有腐蚀性,如氨气时,压力表的弹簧管材质应采用不锈钢或者合金钢材料。

（）(1分)对错正确答案:错解析:10.串级控制系统由于增加了副回路,因此具有一定的自适应能力,可用于负荷和操作条件有较大变化的场合。

（）(1分)对错正确答案:对解析:11.波纹管密封型上阀盖适用于有毒性、易挥发或贵重的流体,可避免介质外漏损耗,以及有毒易爆介质外漏而发生危险。

（）(1分)对错正确答案:对解析:12.转子流量计制造厂为了便于成批生产,在进行刻度时,是根据使用单位的实际情况,用水或空气对仪表进行标定并给出曲线的。

（）(1分)对错正确答案:错解析:13.气动喷嘴挡板放大机构的优点是:尺寸小,结构简单,紧凑,没有运动的摩擦零件,工作可靠,牢固耐用,成本低廉;缺点是容易被空气中的夹杂物堵塞。

《⾃动控制原理》学习指南《⾃动控制原理》学习指南前⾔本书是上海交通⼤学国家精品课程《⾃动控制原理》主讲教材《⼯程控制基础》的学习指导性的学习、教学⽤书。

《⼯程控制基础》是国家“⼗⼀五”规划教材，教育部⾃动化教学指导委员会推荐教材。

2006年出版以来，受到⼴⼤读者的厚爱。

2007年再版，并于2008年被评为国家级精品教材。

本书以国家精品教材为主线，参考教育部教指委对《⾃动控制原理》课程相关的知识领域、知识单元、知识点的要求，本着“加强基础、削枝强⼲、注重应⽤、逐步更新”的原则，⼒图通过教材的要点提⽰，为⼴⼤读者学习此课程提供必须掌握的基础理论和基本⽅法。

编者2012.11于上海⽬录第1章导论 (1)1.1 ⾃动控制系统的基本原理和组成 (1)1.2控制系统的分类 (2)1.3本书的主要内容及研究⼿段 (2)第2章数学模型 (5)2.1 传递函数定义 (6)2.2传递函数性质 (7)2.3 ⽅块图 (8)2.4 信号流程图 (9)第3章⾃动控制系统的时域分析 (12)3.1 控制系统的稳定性分析 (12)3.2 控制系统的稳态特性——稳态误差分析 (13)3.3 控制系统的动态特性——动态响应分析 (14)第4章根轨迹法 (17)4.1根轨迹的幅值条件和相⾓条件 (17)4.2绘制根轨迹的基本规则 (18)第5章线性系统的频域分析—频率响应法 (20)5.1频率特性 (20)5.2 频率特性图 (21)5.3 频域中的稳定性判据 (22)5.4 系统动态性能的频域分析与频域指标 (22)5.5基于开环频率特性的系统动态性能分析 (23)5.6基于闭环频率特性的系统动态性能分析 (24)5.7基于伯德图的系统稳态性能分析 (24)第6章线性控制系统的设计 (26)6.1 常见的⼏种校正装置连接⽅式 (26)6.2 不同域中系统动态性能指标的相互关系 (27)6.3 串联超前校正 (27)6.4 串联滞后校正 (30)6.5 串联滞后－超前校正 (34)6.6局部反馈校正 (35)6.7PID控制 (36)6.8前馈补偿 (38)第1章导论要点提⽰⼯业⾃动化是⼯业现代化的基础。