过程控制期末考试题 ppt课件

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过程控制讲义课件(全套)

3. 过程控制：
为了按所希望的效率，质量和产量生产出产品，将过程内各部分的变量控制在所希望的值．即完成对诸如温度，压力，流量，液位（物位）等参数量的生产过程的自动调节。
4
1.2 过程控制的任务
4. 过程控制的任务：
在了解、掌握工艺流程和生产过程的静态和动态特性基础上，根据生产工艺的要求，应用控制理论对系统
计算机过程控制系统框图
计算机代替模拟调节器计算机过程控制系统
15
1.3 过程控制系统的组成
例3 集散控制系统（DCS)
(1)过程输入－输出接口 (2)过程控制单元 (3)数据高速通路 (4)CRT操作站 (5)管理计算机(－上位机)
集散控制系统基本组成框图
16
1.3 过程控制系统的组成
(1) 过程输入—输出接口：它是带有微处理器的智能装置，主要用于采集过程信息(模拟量和数字量)，故又称其为数据采集站。它能完成数据采集与预处理，对实时数据作进一步的加工，提供CRT操作站的显示与打印。同时，在有管理计算机的情况下，它可以用模拟量与开关量的方式向过程终端输出计算机的控制指令。
过程控制
第一章
本章主要内容
1. 过程控制的基本概念 2. 过程控制的任务 3. 过程控制系统的组成 4. 过程系统的分类 5. 过程控制的特点 6. 过程控制的发展状况 7. 课程内容简介
绪论
2
1.1 过程控制的基本概念
1. 工业自动化：
利用各种自动化装置对工厂或企业的生产设备或生产过程进行的自动监测,自动调节,自动控制,自动显示及管理等。
13
1.3 过程控制系统的组成
转炉供氧量控制系统框图
控制系统均由测量元件、变送器、调节器、调节阀和被控过程等环节构成。如果把测量元件、变送器、调节器和调节阀统称为过程检测控制仪表，则一个简单的过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表两部分组成的。

过程控制作业复习正式课件

T1 T
管式加热炉 T2 T
T1 C
T2 C
燃料
原料原料出口温度θ1(t) T1 T 管式加热炉 T1 C
PC
PT
原料
燃料
过程控制系统与仪表复习
例：确定管式加热炉说明串级控制系统主、副调节器的正、反作用方式。
1、调节阀气开，气关形式选择。从生产工艺安全出发，燃料油调节阀选用气开式，为“＋” 。
干扰给定＋－主控制器＋－副变送器主变送器
副控制器
执行器
主变量
副对象
副变量
主对象
过程控制系统与仪表复习
原料出口温度θ1(t)
例：在管式加热炉串级控制系统中，若燃料油压力，热值变化都比较大，为主要扰动，则应使用图（a)方案。若只有燃料油压力经常变化，为主要扰动，应如何选择副参数？
原料出口温度θ1(t)
T1T 管式加热炉 T2 T T1 C T2 C
气开原料
燃料
过程控制系统与仪表复习 2、副调节器正反作用确定。副回路中，调节阀开大，炉膛温度升高，测量信号增大，说明副对象和变送器都为“＋”。为保证副回路为负反馈，副调节器应为反作用方式。
原料出口温度θ1(t)
T1 T 管式加热炉 “＋” T2T “＋”
t
过程控制系统与仪表复习
第 2章
被控过程的数学模型
操纵变量
干扰f
+ 给定值
e
－
控制器
执行器
被控对象
被控量
实测值
变送器
X r i (s)
被控对象
被控变量
被控过程的数学模型：指被控对象在各输入量作用下，其响应输出量变化的函数关系式。

《过程控制》课件

感谢观看
THANKS
通过精确控制冶金过程中的各种参数，实现高效、低耗、高质量的冶金生产。
详细描述
在冶金过程中，自动化控制系统通过对熔炼、连铸、轧制等环节的温度、压力、流量、成分等参数的监测和调节，实现高效、低耗、高质量的生产。这有助于提高冶金产品的质量和降低生产成本。
电力过程控制实例
总结词
通过自动化技术实现对电力生产过程的控制，确保电力供应的稳定和安全。
工业4.0与过程控制的融合发展
总结词
工业4.0强调的是数字化、智能化和互联化，与过程控制技术的融合将推动工业生产的进一步升级。
详细描述
工业4.0通过物联网、边缘计算等技术，实现设备间的互联互通和数据共享，为过程控制提供了更广阔的应用场景。同时，工业4.0也促进了生产过程的自动化和智能化，提高了生产效率和产品质量。
工业网络与安全问题挑战
工业网络安全挑战
随着工业自动化和信息化的发展，工业控制系统越来越多地通过网络进行数据交换和远程控制，这使得工业控制系统面临网络安全威胁和攻击的挑战。
数据安全挑战
工业控制系统中的数据涉及到企业的核心机密和生产安全，一旦泄露或被篡改，将给企业带来巨大的经济损失和安全风险。
要点二
稳定性挑战
在某些情况下，控制系统可能受到外部干扰或内部参数变化的影响，导致系统稳定性下降，甚至出现振荡或发散。
复杂过程与非线性系统挑战
复杂过程挑战
许多实际的过程控制系统具有非线性、时变、不确定性和耦合等特性，这使得对系统的建模和战
非线性系统在控制过程中表现出复杂的动态行为，如跳跃、分岔和混沌等，这使得传统的线性控制方法难以应对。
化工过程控制实例
总结词

过程控制期末考试题ppt课件

（1）选择流入量Qi为操纵变量；（2）选择流出量Qo为操纵变量。
Qi
Qo一个串级控制系统中，原来选用口径为20mm的气开阀，后来改为口径为32mm的气关阀。问：① 主、副控制器的正反作用要否改变？为什么？ ② 副控制器的比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？为什么？ ③ 主控制器的比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？为什么？
G1, T1 进料
蒸汽
Tsp
u(t)
G2
TC
Tm
T
凝液
热平衡方程: C 1G 1(TT 1)G 2
①主要扰动为T1时，如何选择控制阀流量特性； ②主要扰动为G1时，如何选择阀的流量特性； ③设定值变化时，如何选择阀的流量特性。（提示：首先应求取对象静态增益与主要扰动的关系）
精品课件
8
测量变送器和执行器与控制器（续）
精品课件
11
控制器的“正反作用”选择
进料 Rf
Tm T
出料
Tsp
TC
u
燃料
问题:
(1) 如何选择控制阀的 “气开气关”？
(2) 如何选择温度控制器的正反作用，以使闭环系统为负反馈系统？
精品课件
12
控制器的“正反作用”选择（续）
Tsp
Tm
TC
Psp
Pm
PC
u
Pv 加热蒸汽 P
精馏塔提馏段温度控制系统
(1)指出该系统中的被控变量、操纵变量、扰动变量;
(2)画出该系统的方块图
燃料
精品课件
2
控制系统组成及性能指标（续）
AB
题3：如图所示为一反应器温度控制系统
示意图。A、B两种物料进入反应器进行反

过程控制系统总复习ppt课件

控制规律的选择PI PID PD P 控制器正反作用确实定
重点掌握：单回路过程控制的设计，对于特定的控制对象，会进展分析和设计
练习
3-22 一个热交换器如下图，用蒸汽将进入其中的冷水加热至一定温度，消费工艺要求热水温度应坚持定值〔t±1℃〕，试设计一个单回路控制系统。
设计内容： 1、被控量的选择〔根据〕； 2、输入量确实定〔根据〕； 3、控制构造的选择，画出控制框图。 4、调理阀的选择〔气开气关〕 5、控制器控制规律选择〔根据〕 6、控制器的正反作用确定。
• 内容及范围
• 模糊控制的根本概念：隶属函数的定义；模糊集合的表示；模糊集的根本运算〔交、并、补运算〕
• 会求出两个模糊矩阵A和B的合成计算 • 模糊控制器的根本组成和任务原理。 • 看上课 ppt复习根本运算
第十章计算机过程控制系统
• 内容及范围 • 计算机过程控制系统：组成和特点；类型〔5种〕 • 数据通讯类型：串行和并行，定义和特点 • 工业网络技术：网络拓扑，各种拓扑的特点，运用场所。 • 介质访问控制技术：种类和用途。 • 过失控制技术：分类 • OSI开放系统互连参考模型 • 集散控制系统的三层构造
本框图。副回路和主回路的作用。结合“烧成带温度控制系统〞例子掌握串级控制的任务过程。〔ppt〕 • 串级控制系统的分析：减小对象的时间常数、提高系统的任务频率、加强系统的抗干扰才干、对负荷变化有一定的顺应才干。
• 串级控制系统的设计：主变量的选择、副变量的选择〔原那么〕、串级控制系统的控制框图、主副控制器的选择〔正反作用确实定〕、控制规律确实定、调理阀的选择。结合5.4运用例子掌握串级控制系统的设计
• 大林算法：设计思想；振铃景象的判别。
史密斯补偿原理分析

过程控制课件资料PPT教案

4. 适用于非线性过程
特点：负荷或操作条件改变导致过程特性改变。若：单回路控制，需随时改变调节器整定参数以保证系统的衰减率不变
16:37
换热器呈非线性特性
第19页/共27页
20
6.1.4 串级控制系统的设计
问题：副参数如何选择？主、副回路的联系？调节器如何选择？正、反作用如何选择？
1. 副回路的设计与副参数的选择选择原则：
用同样的分析方法，可得：
串级控制系统：
16:37
单 0' 1 '2
1 '2 T01 T02
2 '
T01T02
串 0 1 2
1 2 T01 T02 '
2
T01T02 '
第14页/共27页
15
若两种方案的阻尼系数相同，则有：
结论：
G单串02'(s)TT00111TTK0K022'cc22KKTT0v0v11KKTT0m002222'
结论：提高了控制质量
16:37
10
第9页/共27页
2.能改善控制通道的动态特性，提高工作频率（1）等效时间常数减小，响应速度加快；
串级控制系统
单回路系统
GG020' 2'ssXY2XY222ssss11GGcG2cG2c2sc2ssGsGvGvGsvsvsGsG0G20G202s02ssGsGm2m2ssGGc2c(2s()sG)Gv(vs()sG)G020(2s()s)
主、副被控过程时常不能太大也不能太小
频率的比值大于3，时常的比值在3～ 10范围内选择
16:37
第22页/共27页
23
（4）应综合考虑控制质量和经济性要求

过程控制(关键质量控制点的识别及管控)课件

案例三：食品加工过程的关键质量控制点
总结词
食品加工过程中的关键质量控制点主要涉及原料质量、加工工艺、卫生条件和储存运输等方面。
详细描述
在食品加工过程中，关键质量控制点包括原料验收、加工工艺控制、卫生条件保持和成品储存运输等。原料验收涉及原料质量、新鲜度等方面的检测；加工工艺控制涉及加热、冷却、杀菌等方面的工艺参数控制；卫生条件保持涉及设备清洁、人员卫生等方面的管理；成品储存运输涉及温度、湿度、安全等方面的控制。这些关键质量控制点对于保证食品安全和质量至关重要。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
06
总结与展望
课程总结
关键质量控制点的重要性
识别并管控关键质量控制点是确保生产过程稳定、产品合格的关键措施。
课程内容的回顾
本课件介绍了如何识别关键质量控制点、如何制定有效的管控措施以及实施过程中的注意事项等内容。
实际应用案例分析
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
关键质量控制点的管控
预防措施
制定预防措施计划
01
针对关键质量控制点，制定预防措施计划，明确责任人、时间
节点和实施方案。
培训员工
02
对员工进行关键质量控制点相关知识和技能的培训，提高员工
的质量意识和操作技能。
定期检查设备
03
对关键设备进行定期检查和维护，确保设备处于良好状态，避
案例二：电子产品生产过程的关键质量控制点
总结词
电子产品生产过程中的关键质量控制点主要涉及电路设计、元件选择、生产工艺和测试等方面。
详细描述
在电子产品生产过程中，关键质量控制点包括电路设计审核、元件质量检测、生产环境控制和成品测试等。电路设计审核涉及电路原理、布线设计等方面；元件质量检测涉及元件规格、性能检测等方面；生产环境控制涉及温度、湿度、洁净度等方面的控制；成品测试涉及功能测试、性能测试等方面。这些关键质量控制点对于保证电子产品性能和可靠性至关重要。

过程控制习题PPT课件

练习
题1 下图为化学反应器的过程控制系统：1）说明图中的控制策略属于哪类控制系统？2）最主要的被控变量是什么？最主要的操纵变量是什么？3）图中哪个控制器要整定的最慢，哪个控制器要整定的最快？为什么？4）阀门V1是气开还是气关？为什么？V2是气开还是气关？为什么？5）指出各图中控制器的正反作用，并给出选取的理由；6）给出图中控制规律的选取。
θ2
p,θ0
θ1：釜温，θ2：夹套水温
第23页/共36页
工程上一般要求定值控制系统的过渡过程是哪种形式的？随动系统一般要求为哪种过渡过程形式？
下图为精溜塔的塔釜串级控制系统，请问是否有错？错在什么地方？应做如何改正？为什么？
P-15
FC
P-14
塔
P-12 P-6
P-16
TC
釜
出料 E-19
P-9
工艺介质
cp, RF , T1
凝液
1、如果加热蒸汽
压力波动导致
TC
单回路控制效
果不理想，怎
么办？
2、如果工艺介质
T2
流量波动导致
控制效果不理
想，怎么办？
第18页/共36页
• 采用纯比例控制，Kc增加时系统的稳定性会怎样？稳定的情况下余差会怎样？
• 采用PI控制，Ti调小时为保持系统稳定性，比例度应该怎样变化？
第6页/共36页
Tsp
TC
Psp
PC Pm u
进料
Pv
P
燃料油
Tm
控制器的正反作用选择
T
出料
第7页/共36页
Pv
D1
+
+
Tsp
+
TC

过程控制期末考试题

总结词
详细描述
基于模型的控制
总结词
鲁棒控制是一种控制策略，旨在应对被控过程的不确定性、时变性以及参数变化等问题，从而提高控制系统的鲁棒性和稳定性。
详细描述
鲁棒控制的主要方法包括H∞控制、μsynthesis和自适应控制等。这些方法通过设计控制器来抑制被控过程中引入的干扰和不确定性，从而保证控制系统的稳定性和性能。
随动控制系统
随动控制系统能够跟踪输入信号的变化，并使输出跟随输入信号。
跟踪输入信号
随动控制系统能够实现高精度的跟随控制。
高精度跟随
随动控制系统的设计相对复杂，需要考虑多种因素如跟随误差、稳定性等。
设计难度较高
随动控制系统在许多领域都有广泛应用，如航空航天、机器人等。
应用广泛
过程控制系统的性能指标和维护方法
04
可靠性
评估系统在长时间运行中保持稳定和可靠的性能指标。
性能指标
稳定性
评估系统在受到干扰后是否能恢复到稳定状态的性能指标。
快速性
评估系统对于设定点的响应速度以及对于扰动的抑制速度的性能指标。
准确性
评估系统对于设定点的跟踪精度以及对于扰动的抑制精度的性能指标。
定期检查
部件更换
系统升级
安全防护
维护方法
总结词
预测控制是一种先进的控制策略，通过对被控过程的未来行为进行预测和控制，实现更加稳定、可靠和优化的控制效果。
详细描述
预测控制通常包括模型预测控制、滚动时域控制和优化控制等。这些方法通过建立被控过程的预测模型，利用优化算法确定最优控制序列，从而实现对于被控过程的优化控制。同时，这些方法还具有很强的稳定性和鲁棒性，能够应对多种不确定性和干扰。
05
广泛应用、复杂、重要

过程控制系统及工程课件(PPT 45张)

减温器减温器
d/dt T2C 减温水 T1C
T 1 1 0 1 T Gc Gc 1 1 i 1 1 1 1 1 K F 2 Gc 2 2 T 1 1 0 T Gc Gc 1 2i 1 1 1 1 1 K F 2 G 2c 2
16.2
换热器的特性
T1o --G2 ： T1o --G1 ：
16.3.2 蒸汽加热器的控制
② 控制冷凝液排量热载体的出口控制，通过改变F控制控制阀控制液体，口径可以小些，液体控制平稳，缺点：滞后蒸汽G2
G1 TC FC 凝液
图16-14 前馈-反馈控制系统
16.3.3 冷凝冷却器的控制
热载体为液态冷却剂，通过在换热器内蒸发，带走介质热量
① 控制载热体流量
U
GmF
GPD
I0
GC1
IF
IC ∑
I
I’F
GC2
GP2
GPC
I0
L
GmF
Gm
16.4.2 锅炉汽包水位的控制
① 加法器系数C 根据给水流量变化W=蒸汽流量变化（前馈补偿）
C
D m ax
W m ax
对于I0，正常负荷时 I0与IC抵消
CI F IF
16.4.2 锅炉汽包水位的控制
q=KFΔ T
T T 1 1 0 1 i T T Gc 1 Gc 2i 1 i 1 1 1 1 1 K F 2 Gc 2 2
单程、逆流管式换热器静态特性基本表达式
16.2
换热器的特性
热交换过程的传热速率方程
qK F T m m
K 为传热系数；Fm 为传热面积； ΔTm 为传热壁两侧流体的平均温差.

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θ1 θ2
（1）当冷却水压力波动是主要干扰时，应怎样组成串级？画出系统结构图。
p,θ0
θ1：釜温，θ2：夹套水温
串级控制系统（续）
（2）当冷却水入口温度波动是主要干扰时，应怎样组成串级？画出系统结构图。
串级控制系统（续）
题5 简述串级控制与串级均匀控制的异同点。
串级控制系统（续）
①列写过程的微分方程组；
②画出过程的方框图；
③求过程的传递函数
W0s
Hs Q1s
过程动态特性及建模（续）
R1 Q1
h1
Q2 R2
C1
题2：
(1) 列写过程微分方程组;
Q12
(2) 画出方框图;
h2
(3) 求传递函数
R12
C2
R3 Q3
Gp
(s)
H2(s) Q1(s)
过程动态特性及建模（续）
题3：有一水槽，其截面积F为0.5m2。流出侧阀门阻力实验结果为：当水位H变化20cm时，流出量变化为1000cm3/s。试求流出侧阀门阻力R，并计算该水槽的时间常数T。
测量变送器和执行器与控制器（续）
题4：PID控制器的时间域算式中有一偏置u0，而在复频域（即在传递函数形式）算式中却没有这一项，这是为什么？u0的物理含义是什么？u0的具体取值是怎样取得的？
题5 增大测量变送环节的时间常数Tm，对实际被控变量的控制质量有何影响？对指示记录曲线又有何影响？两者是否一致，为什么？
串级控制系统（续）
题2 在一个串级控制系统中，主变量是温度，温度变送器量程原为0~200℃，后改为80 ~120℃ 。问：①副控制器比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？为什么？ ②主控制器的比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？为什么？
串级控制系统（续）
题3 表示了两个动态过程方块图 ① 为了改善闭环品质（F2扰动时），哪一个过程应该采用串级控制？为什么？ ② 对应该采用串级控制的系统，试画出相应的方块图[假设]。
T 为多少？系统的余差为多少？
测量变送器和执行器与控制器 ---控制阀流量特性选择
G1, T1 进料
蒸汽
Tsp
u(t)
G2
TC
Tm
T
凝液
热平衡方程: C 1G 1(TT 1)G 2
①主要扰动为T1时，如何选择控制阀流量特性； ②主要扰动为G1时，如何选择阀的流量特性； ③设定值变化时，如何选择阀的流量特性。（提示：首先应求取对象静态增益与主要扰动的关系）
升高使反应器内的温度超过给定值，试说
明此时该控制系统的工作情况，此时系统
是如何通过控制作用来克服干扰作用对被
控变量影响的？
过程动态特性及建模
R1
Q1
Qi
R2 Q2
hH A
Q3
Qo
R3
题1：如图所示液位过程的输入量为
Q1，流出量为Q2、Q3，液位h为被控
参数，A为截面积，并设R1、R2、R3
均为线性液阻。要求：
(2)画出该系统的方块图
燃料
控制系统组成及性能指标（续）
AB
题3：如图所示为一反应器温度控制系统
示意图。A、B两种物料进入反应器进行反
应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控
制反应器内的温度不变。试画出该温度控
制系统的方块图，并指出该系统中的被控
对象、被控变量、操纵变量及可能影响被
控变量的干扰是什么？如果由于进料温度
过程动态特性及建模（续）
如图所示为蒸汽加热器控制系统，若被控对象控制通道的传递函数为
控制器TC的传递函数为 GC s 1 调节阀的传递函数为 GV s
Go s 1
5 7s4
测量变送环节的传递函数为 Gm s 1
因生产需要，出口物料的设定温度从80℃提高到85 ℃时，物料出口温度的稳态变化量
控制系统组成及性能指标
Psp
Pm
PC
u
P1
Kv1
F1
F2
P2
P
Kv2
题1：如图所示是一压力自动控制系统。试指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量和扰动变量，画出该系统的方框图。
控制系统组成及性能指标（续）
进料 Rf
Tm T
出料
Tsp
TC
u
题2：对于如图所示的加热炉温度控制系统，试
(1)指出该系统中的被控变量、操纵变量、扰动变量;
（1）为保证再沸器的安全，
T
蒸汽调ห้องสมุดไป่ตู้阀应选用气关阀还
塔是气开阀？为什么？
底（2）确定调节器TC、PC的
再
部正反作用，并画出该系统完
沸器
整的方框图（尽可能在图上
表明相应的信号）。
控制器的“正反作用”选择（续）
如图为贮槽液位控制系统，为安全起见，贮槽内液体严格禁止溢出，试在下述两种情况下，分别确定执行器的气开、气关型式及控制器的正、反作用。
F2
1 (10S 1)(20S 1)
(A)
F2 1 (0.2S 1)
1 (0.1S 1)
e 0.1S (0.2S 1)
1 (20S 1)(30S 1)
(B)
F1 y
F1 y
串级控制系统（续）
题4 如图所示的反应釜内进行的是放热化学反应，而釜内温度过高会发生事故，因此采用夹套通冷水来进行冷却，以带走反应过程中所产生的热量。由于工艺对该反应过程温度控制精度要求很高，单回路控制满足不了要求，需用串级控制。
（1）选择流入量Qi为操纵变量；（2）选择流出量Qo为操纵变量。
Qi
Qo
串级控制系统
题1 在一个串级控制系统中，原来选用口径为20mm的气开阀，后来改为口径为32mm的气关阀。问：① 主、副控制器的正反作用要否改变？为什么？ ② 副控制器的比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？为什么？ ③ 主控制器的比例度和积分时间要否改变？是变大还是变小？为什么？
控制器的“正反作用”选择
进料 Rf
Tm T
出料
Tsp
TC
u
燃料
问题:
(1) 如何选择控制阀的 “气开气关”？
(2) 如何选择温度控制器的正反作用，以使闭环系统为负反馈系统？
控制器的“正反作用”选择（续）
Tsp
Tm
TC
Psp
Pm
PC
u
Pv 加热蒸汽 P
精馏塔提馏段温度控制系统
如图所示，图中，Pv为调节阀阀前压力。
测量变送器和执行器与控制器（续）
题1：定值控制系统的过渡过程有几种形式？工程上一般要求为哪种过渡过程形式？随动系统一般要求为哪种过渡过程形式？
题2：一生产过程，被控对象为一阶特性，控制器为纯比例控制器，控制中还是发生了衰减振荡过程？为什么？
测量变送器和执行器与控制器（续）
题3：一个系统的对象有容量滞后，另一个系统由于测量点位置造成纯滞后，如分别采用微分作用克服滞后，效果如何？