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闭环控制系统和开环控制系统有什么不同？答：开环控制系统中控制装置与被控对象之间只有顺向作用，而无反向联系；开环控制系统较为简单不能保证消除误差，抗干扰能力差，控制精度不高。
闭环控制系统的输出信号通过反馈环节返回到输入端；根据偏差控制被测量可以偏差减小或消除，闭环系统较为复杂，闭环控制系统使系统的稳定性变差。
自动控制系统主要哪几部分组成？各组成部分在系统中的作用是什么？答：一般自动控系统包括被控对象，检测变送单元，控制器、执行器1、被控对象：是植被控制的工业设备或装置。
2、检测变送单元：测量被控变量，并按一定规律将其转化为标准信号，输出作为测量值，即把被控变量转化为测量值。
3、控制器：被控变量的测量值与设定值进行比较得出的偏差信号，并控制某种预定的控制变量进行运算，给出控制信号。
4、执行器：接收控制器送来的控制信号直接改变操纵变量按设定值的不同自动控制系统可以分为哪几类？答：按设定值的不同，将自动控制系统分为三大类1、定值控制系统2、随动控制系统3、程序控制系统对系统运行的基本要求是什么？过程控制系统的单项性能指标有哪些？他们分别表示了对系统哪一方面的性能要求？答：基本要求包括静态和动态两个方面，一般可以归纳为稳准快，过渡过程的单项性能指标1、衰减比n放映了系统的稳定性2、超调量与最大动态偏差Emax，衡量过渡过程动态准确性3、回复时间Ts衡量控制系统快速性4、余差描述静态准确性的指标一阶自衡非振荡过程的特性参数有哪些（过程特性的一般分析）？各有何物理意义？答：一阶自衡非振荡过程的特性参数有K、T、To K：放大系数T：时间常数To:纯滞后时间什么是控制器的控制规律，常规控制的基本控制规律有哪些？他们各有什么特点？答：控制器的控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律常规控制器的基本控制规律有比例控制P积分控制I和微分控制D各种控制规律的特点：1、比例控制规律，控制速度很快，输出输入成正比，不具备消除偏差的性质是有差调节。
过程控制工程课后习题答案第一章1-1自动控制系统由被控对象、测量变送器、执行器（控制阀）和控制器组成。
被控对象是指被控制的生产设备或装置。
测量变送器用于测量被控变量，并按一定的规律将其转换为标准信号作为输出。
执行器常用的是控制阀，接受来自控制器的命令信号，用于自动改变控制阀的开度。
控制器它将被控变量的测量值与设定值进行比较，得出偏差信号e(t)，并按一定规律给出控制信号u（t）1-21）直接数字控制它的特点：计算灵活，它不仅能实现典型的PID 控制规律，还可以分时处理多个控制回路。
2）集中型计算机控制系统它的特点：可以实现解耦控制、联锁控制等各种更复杂的控制功能；信息集中，便于实现操作管理与优化生产；灵活性大，控制回路的增减、控制方案的改变可由软件来方便实现；人机交互好，操作方便3）集散控制系统它的特点：同时适应管理与控制两方面的需要：一方面使用若干个控制器完成系统的控制任务，每个控制器实现一定的控制目标，可以独立完成数据采集、信号处理、算法实现与控制输出等功能；另一方面，强调管理的集中性。
1-3spPC51P m PT51P2uP1P：被控变量储罐：被控对象U：控制变量进气流量：操纵变量P1，P2，出气流量：扰动变量被控变量：被控对象需要维持在其理想值的工艺变量，也是测量变松的输入。
控制变量：控制器的输出电信号。
操作变量：执行器的操作对象，对被控变量有影响。
扰动变量：影响被控变量的变量（除了操作变量）。
干扰 通道P sp +E(t)_压力制器进 气 控制阀控制对 象++P （t ） P m (t )压力 1-4给定值+ 液位控制器控制阀水槽测量液位变送器假设控制阀为气闭式、控制器为反作用，定义偏差为测量值与给定值之差。
首先假设在 干扰发生之前系统处于平衡状态，即流入量等于流出量，液位等于给定值。
当有干扰发生， 平衡状态将被破坏，液位开始变化，于是控制系统开始动作。
1）假定在平衡状态下流入量 Q1 突然变大。
过程控制工程名词解释过程控制：针对温度、压力（差压）、流量、液位（物位）、成分和物性等过程参数的控制。
（P13）系统：实现某一目标的完整体系，将环境对它的影响和它对环境的影响分离出来。
被控对象（过程）：被控制的生产设备或装置。
被控过程既包括运行中的设备与生产关系，也反映其输入输出动态关系。
（P3）测量变送器：用于测量被控变量，并按一定的规律将其转换为标准信号作为输出。
执行器：常用的是控制阀。
它接受来自控制器的命令信号u，用于自动改变控制阀的开度。
控制器（调节器）：它将被控变量的测量值与设定值进行比较，得出偏差信号e(t)，并按一定的规律给出控制信号u(t)。
被控变量（受控变量、过程变量）：被控对象需要维持在其理想值的工艺变量。
（P4）等于工艺介质加工艺部位加工艺参数。
设定值（给定值）：被控变量要求达到的期望值。
控制变量：控制器的输出电信号。
操作变量（操纵变量）：通常是指由执行器控制的某一工艺变量。
扰动变量：任何导致被控变量偏离其设定值的输入变量。
广义对象：为了简化控制系统的分析和设计，常把执行机构、被控对象和测量变送环节合并起来考虑，作为一个广义对象。
（P38）正反作用：当被控变量的测量值增大时，控制器的输出也增大，则该控制器为“正作用”；否则，当测量值增大时，控制器输出反而减少，则该控制器为“反作用”。
串级控制：一个控制器的输出用来改变另一个控制器的设定值。
（P86）主控制器：接受主变量的误差，输出到副控制器设定值的控制器。
副控制器：接受副变量的误差，输出到执行机构的控制器。
（液位）均匀控制（平均液位控制）：控制目标是使操作变量（如储罐输出流量）尽可能平缓，以减少对下游装置的干扰，而允许贮罐液位在上下限之间波动。
积分饱和：当调节能力不足时，控制器内部状态超出正常工作范围。
而当主要干扰消除后，控制器内部状态首先需要返回至正常工作范围，然后控制器才真正开始起调节作用。
不完全微分PID：由于微分对高频噪声有放大作用，所以在具体实现时一般不用理想微分，而是在PID算式中加一个一阶低通滤波器（惯性环节）。
![[第4讲]-自动化仪表及过程控制-第四章-过程控制仪表](https://img.taocdn.com/s1/m/908249a56529647d272852bc.png)
第四章过程控制仪表⏹本章提要1.过程控制仪表概述2.DDZ-Ⅲ型调节器3.执行器4.可编程控制器⏹授课内容第一节概述✧过程控制仪表---是实现工业生产过程自动化的重要工具，它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。
在自动控制系统中，过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后，除了送至显示仪表进行指示和记录外，还需送到控制仪表进行自动控制，从而实现生产过程的自动化，使被控变量达到预期的要求。
过程控制仪表包括调节器（也叫控制器）、执行器、操作器，以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。
过程控制仪表的分类：●按能源形式分类：液动控制仪表、气动控制仪表和电动控制仪表。
●按结构形式分类：基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组件组装式控制仪表、集散控制装置等。
[基地式控制仪表]以指示、记录仪表为主体，附加某些控制机构而组成。
基地式控制仪表特点：—般结构比较简单、价格便宜．它不仅能对某些工艺变量进行指示或记录，而已还具有控制功能，因此它比较适用于单变量的就地控制系统。
目前常使用的XCT系列动圈式控制仪表和TA系列简易式调节器即属此类仪表。
[单元组合式控制仪表]将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元，各单元之间采用统一信号进行联系。
使用时可根据控制系统的需要，对各单元进行选择和组合，从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。
特点：使用灵活，通用性强，同时，使用、维护更作也很方便。
它适用于各种企业的自动控制。
广泛使用的单元组合式控制仪表有电动单元组合仪表(DDZ型)和气动单元组合仪表(QD2型)。
[组件组装式控制仪表]是一种功能分离、结构组件化的成套仪表(或装置)。
它以模拟器件为主，兼用模拟技术和数字技术。
整套仪表(或装置)在结构上由控制柜和操作台组成，控制柜内安装的是具有各种功能的组件板，采用高密度安装，结构紧凑。
这种控制仪表(或装置)特别适用于要求组成各种复杂控制和集中显示操作的大、中型企业的自动控制系统。
控制系统，被控变量和操作变量的选择原则是什么？选取被控参数的一般原则为：选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护具有决定性作用的，可直接测量的工艺参数为被控参数；当不能用直接参数作为被控参数时，应该选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作为被控参数；被控参数必须具有足够大的灵敏度。
控制参数的选择原则：扰动作用由扰动通道对过程的被控参数产生影响，力图使被控参数偏离给定值；控制作用由控制通道对过程的被控参数起主导影响，抵消扰动影响，以使被控参数尽力维持在给定值；正确选择控制参数就是正确选择控制通道的问题。
一般希望控制通道克服扰动的能力要强，动态响应要比扰动通道快。
2.用反应曲线法、衰减曲线法、临界比例度法整定调节器参数的要点是什么？整定是指决定控制器的比例带5(或KP)、积分时间TI、微分时间TD和采样周期Ts的具体数值。
整定的实质是通过改变控制器的参数，使其特性和过程特性相匹配，以改善系统的动态和静态指标，取得最佳的控制效果。
整定控制器参数的方法可分为两大类，即理论计算整定法和工程整定法。
理论计算整定法有频率特性法、根轨迹法等。
工程整定法有现场试凑法、临界比例度法、衰减曲线法和响应曲线法等。
工程整定不需要事先知道过程的数学模型，直接在过程控制系统中进行现场整定，特点是方法简单实用；计算简便；易于工程应用。
现场试凑法:按照先比例，再积分，最后微分的顺序；比例度由大到小整定；积分时间由大到小整定；微分时间由小到大整定。
临界比例度法：在闭环控制系统里，将控制器置于纯比例作用下(TI=-,TD=O),从大到小逐渐改变控制器的比例度，得到等幅振荡的过渡过程。
此时的比例度称为临界比例度5k,相邻两个波峰间的时间间隔，称为临界振荡周期Tk。
据此确定控制器其它参数。
根据5k 和Tk值，采用经验公式，计算出调节器各个参数，即5、TI、TD的值。
按“先P后I最后D”的操作程序将控制器整定参数调到计算值上。
1 .闭环掌握系统分为几种类型？每种代表什么含义？答：（1）定值掌握系统，就是系统被控量的给定值保持在规定值不变或在小范围四周不变。
（2）程序掌握系统，是被控量的给定值按预定的时间程序变化工作。
（3）随动掌握系统，是一种被控量的给定值随时间任意变化的掌握系统。
2 .一个单回路掌握系统主要由哪几个环节组成？作出简洁掌握系统的方框图。
答：一个单回路掌握系统主要由测量元件、变送器、调整器、调整阀、和被控过程等环节组 成。
扰动-I 被控变量 I 执行器 I__*侧量变送装置卜 -------------图2.2简单控制系统方框图3 .什么是气开式调整阀？什么是气关式调整阀？其选择的原则是什么？答：气开式：执行器输入压力p>0.02mpa 时，阀开头打开，也就是说有信号压力时阀打开, 无信号压力时阀关。
气关式则反之，有信号压力时阀关，无信号压力时阀开。
原则：主要是考虑在不同工艺条件下平安生产的需要。
a 、考虑事故状态时人身、工艺设施 平安。
b 、考虑事故状态下削减经济损失，保证产品质量。
c 、考虑介质的性质。
4 .依据流量特性曲线，分别写出其对应的流量特性。
答：流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线及快开四种直线特性是指阀门的相对流量与相对开度成直线关系，即单位开度变化引起的流量变化时常 数。
对数特性是指单位开度变化引起相对流量变化与该点的相对流量成正比，即调整阀的放大系 数是变化的，它随相对流量的增大而增大。
抛物线特性是指单位相对开度的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方根 成正比关系。
快开流量特性是指在开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，流量很快就达到最大，此 后再增加开度，流量变化很小，故称快开特性。
隔膜阀的流量特性接近快开特性，蝶阀的流量特性接近等百分比特性，闸阀的流量特性为直 线特性，球阀的流量特性在中启闭阶段为直线，在中间开度的时候为等百分比特性。
操纵变设定值偏差 T~~-控犒器/∕Δ∕%图6T3各种阀门的流址特性5 .什么是积分饱和现象？防止积分饱和的措施都有哪些？所谓积分饱和现象是指若系统存在一个方向的偏差，PID掌握器的输出由于积分作用的不断累加而加大，从而导致u(k)达到极限位置。
1、过程控制系统中，有时将 控制器 、 执行器 和 测量变送环节 统称为过程仪表，故过程控制系统就由过程仪表和 被控过程 两部分组成。
2、仪表的精度等级又称 准确度级 ，级数越小，仪表的精度就越 高 。
3、过程控制主要是指连续生产过程，被控参数包括 温度 、 压力 、 流量 、 物位 和成分等变量。
4、工业生产中压力常见的表示方法有 绝对压力pa 、 表压力p 和负压(真空度)a p 三种。
5、调节阀的流量特性有 直线流量特性 、 对数（等百分比）流量特性 、 抛物线流量特性 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 阶跃响应曲线 法和 矩形脉冲响应曲线 法。
7、对于滞后小，干扰作用频繁的系统，PID 调节器不应采用 微分 作用。
8、分程控制根据调节阀的开闭形式分为两类，即 同向动作 和 异向动作 。
9、DCS 的设计思想是 控制 分散、 管理 集中。
1、串级控制系统答：串级控制系统，就是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，由副控制器的输出去操纵调节阀，从而对主被控变量具有更好的控制效果。
2、现场总线答：现场总线，是指将现场设备（如数字传感器、变送器、执行器等）与工业过程控制单元、现场操作站等互连而成的计算机网络。
具有全数字化、分散、双向传输等特点，是工业控制网络向现场级发展的产物。
、3、调节阀的流量特性答：调节阀的流量特性指介质流过阀门的相对流量与相对开度之间的关系：为相对流量，即调节阀某一开度的流量与全开流量之比； 为相对开度，即调节阀某一开度的行程与全行程之比。
1、简述执行器在过程控制系统中的作用。
答：执行器接受控制器输出的控制信号，转换成位移（直线位移或角位移）或速度，用于控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制。
2、简述单回路控制系统临界比例度法参数整定的步骤。
答：1.在闭环控制系统里，将控制器置于纯比例作用下（i T = ∞，d T =0），从小到大逐渐增大控制器的比例增益KC ，直到出现等幅振荡曲线为止。
过程控制工程_华东理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.随动控制系统的超调量σ是表征控制系统( )的指标。
答案:稳定性2.比值控制系统通常采用乘法器实现，因为除法器方案在回路中引入了非线性。
答案:正确3.大口径控制阀的增益与小口径控制阀增益相比，（）。
答案:大口径控制阀增益大4.过程输出变量和输入变量之间随时间变化时动态关系的数学描述，称为（）数学模型答案:动态5.按过程时间特性，过程动态数学模型可分为连续和（）两大类。
答案:离散6.过程输出变量和输入变量之间不随时间变化时的数学关系，称为过程的（）模型。
答案:静态7.根据过程内在机理，应用物料和能量平衡及有关的化学、物理规律建立过程模型的方法是（）答案:机理建模方法8.系统辩识方法建立的模型不具有放大功能，即不能类推到不同型号的放大设备或过程中。
答案:正确9.根据过程输入输出数据确定过程模型的结构和参数的建模方法称为( )答案:系统辩识方法10.精馏塔中上升蒸汽量越多，轻组分越容易从塔顶馏出，但消耗能量也越大.答案:正确11.前馈控制器的设计不需要过程对象的数学模型。
答案:错误12.温度变送器的量程由100C变为200C，则变送器的增益（）答案:减小13.衰减比是控制系统( )指标.答案:稳定性14.衰减比n=( )表明控制系统的输出呈现等幅振荡，系统处于临界稳定状态.答案:1:115.机理建模适用范围广，操作条件可进行类比，便于从小试进行扩展和放大处理。
答案:正确16.控制阀常见的流量特性有线性、（）、快开特性、抛物线特性等。
答案:对数17.Fail-close控制阀的增益是负的。
答案:错误18.Fail-open 类型的控制阀，其增益是正的。
答案:错误19.泵将机械能转化为热能，使液体发热升温，因此，在泵运转后，应及时打开出口阀答案:正确20.改变进口导向叶片的角度，主要是改变进口气流的角度来可以改变离心式压缩机流量答案:正确21.离心式压缩机不一定要设计防喘振控制系统。
