第10章 过程控制系统基本概念

(一)概述1.过程控制概念：采用数字或模拟控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制。

2.学科定位：过程控制是控制理论、工艺知识、计算机技术和仪器仪表知识相结合而构成的一门应用学科。

3.过程控制的目标：安全性，稳定性，经济性。

4.过程控制主要是指连续过程工业的过程控制。

5.过程控制系统基本框图：6.过程控制系统的特点:1)被控过程的多样性2)控制方案的多样性,包括系统硬件组成和控制算法以及软件设计的多样性。

3)被控过程属慢过程且多属参数控制4)定值控制是过程控制的主要形式5)过程控制有多种分类方法。

过程控制系统阶跃应曲线：7.衰减比η：衡量振荡过程衰减程度的指标，等于两个相邻同向波峰值之比。

即：8.衰减率ϕ：指每经过一个周期以后，波动幅度衰减的百分数，即：衰减比常用表示。

9.最大动态偏差y1：被控参数偏离其最终稳态值的最大值。

衡量过程控制系统动态准确性的指标10.超调量：最大动态偏差占稳态值的百分比。

11.余差：衡量控制系统稳态准确性的性能指标。

12.调节时间：从过渡过程开始到结束的时间。

当被控量进入其稳态值的范围内，过渡过程结束。

调节时间是过程控制系统快速性的指标。

13.振荡频率：振荡周期P的倒数，即：当相同，越大则越短；当相同时，则越高，越短。

因此，振荡频率也可衡量过程控制系统快速性。

被控对象的数学模型（动态特性）：过程在各输入量(包括控制量与扰动量)作用下，其相应输出量(被控量)变化函数关系的数学表达式。

14. 被控对象的动态特性的特点：1单调不振荡。

2具有延迟性和大的时间常数。

3具有纯时间滞后。

4具有自平衡和非平衡特性。

5非线性。

(二)过程控制系统建模方法机理法建模：根据生产过程中实际发生的变化机理，写出各种有关方程式，从而得到所需的数学模型。

测试法建模：根据工业过程的输入、输出的实测数据进行某种数学处理后得到的模型。

经典辨识法：测定动态特性的时域方法，测定动态特性的频域方法，测定动态特性的统计相关法。

过程控制系统的概念嘿，朋友们！今天咱来聊聊过程控制系统呀！这玩意儿就像是一个神奇的大管家，默默在幕后掌控着一切呢！你想想看，咱平时生活里不也有类似的嘛！就好比家里做饭，从买菜、洗菜、切菜到炒菜，这一系列的步骤不就是一个小的过程控制嘛。

你得知道啥时候该干啥，火候怎么掌握，调料放多少，这可都有讲究呢！要是哪一步弄错了，这道菜可能就不那么美味啦！过程控制系统也是一样的道理呀。

在工厂里呀，各种机器设备轰隆隆地运转着，那可不能瞎搞。

过程控制系统就在那里监督着，保证每个环节都按部就班地进行。

温度啦、压力啦、流量啦，这些都得精确控制，不然生产出来的东西质量能好吗？这就好像是一场精彩的演出，每个演员都要在自己的位置上发挥好，才能呈现出完美的舞台效果。

它就像是一个细心的保姆，时刻关注着“孩子们”的状态。

如果发现有什么不对劲的地方，马上就发出警报，提醒人们赶紧去处理。

而且呀，它还能不断学习和改进呢！就像咱人一样，吃一堑长一智，越来越厉害。

再说说咱的交通系统，那也是一个大的过程控制系统呀！红绿灯指挥着车辆和行人的通行，这不就是在控制着整个交通的流程嘛。

要是没有这个系统，那马路上还不得乱成一锅粥啊！这过程控制系统多重要啊，难道不是吗？它还像是一个经验丰富的船长，带领着一艘大船在茫茫大海中航行。

要根据各种情况及时调整航向和速度，确保安全到达目的地。

要是船长不靠谱，那大家不都得跟着遭殃啊！咱可别小瞧了这过程控制系统，它在我们生活中的方方面面都发挥着巨大的作用呢！没有它，很多事情都没法顺利进行。

所以啊，我们得好好感谢这个默默付出的“大管家”呀！它让我们的生活变得更加有序、高效和安全。

这不就是科技的魅力所在嘛，让我们的生活变得越来越好！你说呢？。

过程控制系统概述杨峰电信学院06自动化3班学号：40604010321所谓过程控制（Process Control）是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。

一﹑过程控制的特点随着生产过程的连续化﹑大型化和不断强化, 随着对过程内在规律的进一步了解,以及仪表﹑计算机技术的不断发展, 生产过程控制技术近年来发展异常迅速.所谓生产过程自动化, 一般指工业生产中(如石油﹑化工﹑冶金﹑炼焦﹑造纸﹑建材﹑陶瓷及热力发电等)连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制.凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数(如温度﹑压力﹑流量等)进行的自动控制统称为过程控制.生产过程的自动控制, 一般要求保持过程进行中的有关参数为一定值或按一定规律变化. 由于被控参数不但受内﹑外界各种条件的影响, 而且各参数之间也会相互影响, 这就给对某些参数进行自动控制增加了复杂性和困难性. 除此之外, 过程控制尚有如下一些特点:1. 被控对象的多样性.对生产过程进行有效的控制, 首先得认识被控对象的行为特征, 并用数学模型给以表征, 这叫对象特性的辨识. 由于被控对象多样性这一特点, 就给辨识对象特性带来一定的困难.2. 被控对象存在滞后.由于生产过程大多在比较庞大的设备内进行, 对象的储存能力大, 惯性也大. 在热工生产过程中, 内部介质的流动和热量转移都存在一定的阻力, 因此对象一般均存在滞后性. 由自动控制理论可知, 如系统中某一环节具有较大的滞后特性, 将对系统的稳定性和动态质量指标带来不利的影响, 增加控制的难度.3. 被控对象一般具有非线性特点.当被控对象具有的非线性特性较明显而不能忽略不计时, 系统为非线性系统, 必需用非线性理论来设计控制系统, 设计的难度较高. 如将具有明显的非线性特性的被控对象经线性化处理后近似成线性对象, 用线性理论来设计控制系统, 由于被控对象的动态特性有明显的差别, 难以达到理想的控制目的.4. 控制系统比较复杂.控制系统的复杂性表现之一是其运行现场具有较多的干扰因素. 基于生产安全上的考虑, 应使控制系统具有很高的可靠性.由于以上特点, 要完全通过理论计算进行系统设计与控制器的参数整定至今乃存在相当的困难, 一般是通过理论计算与现场调整的方法, 达到过程控制的目的.二﹑过程控制系统的组成过程控制系统的组成, 一般可用如下框图表示被控参数（变量）y(t ) ;控制（操纵）参数（变量）q(t) ;扰动量f(t) ;给定值r(t) ;当前值z(t); 偏差e(t) ;控制作用u(t)三、过程控制系统的分类按系统的结构特点来分反馈控制系统，前馈控制系统，复合控制系统（前馈-反馈控制系统）按给定值信号的特点来分定值控制系统，随动控制系统1.反馈控制系统偏差值是控制的依据，最后达到减小或消除偏差的目的。

过程控制系统及工程课件一、引言过程控制系统是指用于监控、调节和控制工业过程的设备和技术的集合体。

它在工业领域起着至关重要的作用，能够提高生产效率、确保产品质量并降低成本。

本课件将介绍过程控制系统及工程的基本概念、主要组成部分和实际应用。

二、过程控制系统概述2.1 过程控制系统定义过程控制系统是指一组硬件设备、软件系统和控制策略，用于监测和操纵工业过程以满足特定的要求和性能指标。

它通常包括传感器、执行器、控制器和人机界面等组成部分。

2.2 过程控制系统的作用和优势过程控制系统在工业生产中发挥着重要作用，主要体现在以下几个方面：•自动化控制：过程控制系统能够自动实现对工业过程的监控和控制，减少人工干预，提高生产效率和产品质量。

•系统集成：过程控制系统能够集成不同的硬件设备和软件系统，实现协同工作，提高系统的可靠性和一体化程度。

•数据采集与分析：过程控制系统能够采集大量的过程数据，并对其进行实时分析和处理，为决策提供支持，并优化生产过程。

•故障诊断与预测：过程控制系统能够及时检测和诊断设备故障，并通过数据分析和模型预测，提前预防故障的发生，减少停机时间和维修成本。

2.3 过程控制系统的工程流程过程控制系统的设计和实施需要遵循一定的工程流程，一般包括以下几个阶段：•系统需求分析：明确过程控制系统的功能需求和性能指标，制定详细的技术规格书。

•系统设计与选择：根据需求分析结果，选择合适的硬件设备和软件系统，并进行系统设计和配置。

•系统集成与调试：将选择的设备和系统进行集成，并进行调试和测试，确保各项功能正常运行。

•系统运行与维护：系统正式投入使用后，需要进行运行和维护，包括数据采集、故障诊断和维修等工作。

三、过程控制系统组成3.1 传感器传感器是过程控制系统中的重要组成部分，用于将被控对象的物理量转换为可测量的信号。

常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。

3.2 执行器执行器是过程控制系统用来实现对被控对象进行操作和调节的设备。

过程控制系统的四个环节以及相关概念。

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过程控制系统的四个环节以及相关概念嘿，伙计们！今天我们要聊聊过程控制系统的四个环节以及相关概念。

别担心，我会用最简单的语言和你们分享这个话题，让你们轻松理解。

我们来了解一下什么是过程控制系统吧。

过程控制系统，简单来说，就是用来控制一个或多个过程的系统。

就像我们的生活一样，有很多事情需要我们去管理、去调整。

而过程控制系统就是帮助我们更好地管理这些事情的一种方法。

那么，这个过程控制系统有哪四个环节呢？接下来，我们就来一一了解一下。

1. 输入(Input)输入就像是给我们的过程控制系统提供了原材料。

比如说，我们在做饭的时候，需要把米、水、油等食材放进锅里，这就是输入。

只有当我们把这些食材准备好了，过程控制系统才能开始工作。

所以说，输入是过程控制系统的第一步。

2. 处理(Processing)处理就像是我们的过程控制系统对原材料进行加工的过程。

比如说，我们把米洗干净，加水煮熟，这就是处理。

处理的过程中，我们需要根据一定的规则和顺序来进行操作，以确保最终的结果是正确的。

所以说，处理是过程控制系统的核心环节。

3. 控制(Controlling)控制就像是我们的过程控制系统对加工后的产品进行监督和管理的过程。

比如说，我们通过温度计来监测水的温度，确保煮饭的过程中水不会沸腾过快或者过慢。

这就是控制。

只有当我们对加工后的产品进行有效的控制，才能保证最终的结果是满意的。

所以说，控制是过程控制系统的关键环节。

4. 输出(Output)输出就像是我们的过程控制系统将加工后的产品呈现给用户的过程。

比如说，我们把煮好的米饭盛到碗里，端到餐桌上，这就是输出。

输出的过程中，我们需要确保产品的质量和数量都是符合要求的。

所以说，输出是过程控制系统的最后一步。

好了，现在我们已经了解了过程控制系统的四个环节：输入、处理、控制和输出。

接下来，我们再来聊一聊与这些环节相关的概念。

1. 反馈(Feedback)反馈是指过程控制系统根据输出结果对控制策略进行调整的过程。

《过程控制技术基础知识概述》一、引言过程控制技术在现代工业生产中起着至关重要的作用，它能够确保生产过程的稳定、高效运行，提高产品质量，降低生产成本。

随着科技的不断进步，过程控制技术也在不断发展和创新，从传统的模拟控制到现代的数字化、智能化控制，其应用范围越来越广泛。

本文将对过程控制技术的基础知识进行全面的阐述与分析，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势。

二、基本概念1. 过程控制的定义过程控制是指对生产过程中的物理量（如温度、压力、流量、液位等）进行自动控制，使其在一定的范围内保持稳定，以满足生产工艺的要求。

2. 控制系统的组成过程控制系统通常由被控对象、传感器、变送器、控制器和执行器等部分组成。

被控对象是指需要进行控制的生产过程或设备；传感器用于检测被控对象的物理量，并将其转换为电信号；变送器将传感器输出的电信号转换为标准信号，以便传输和处理；控制器根据给定值和测量值的偏差，按照一定的控制规律计算出控制信号；执行器根据控制信号对被控对象进行控制，如调节阀门开度、改变电机转速等。

3. 控制方式过程控制的方式主要有开环控制和闭环控制两种。

开环控制是指控制信号只根据给定值进行计算，不考虑被控对象的实际输出；闭环控制则是将被控对象的实际输出反馈到输入端，与给定值进行比较，根据偏差进行控制。

闭环控制具有较高的控制精度和稳定性，但系统结构相对复杂。

三、核心理论1. 反馈控制理论反馈控制是过程控制的核心理论之一，它基于被控对象的输出反馈，通过调整控制信号来减小给定值与实际输出之间的偏差。

反馈控制可以分为比例控制、积分控制和微分控制三种基本控制方式，分别对应着对偏差的比例、积分和微分响应。

通过合理组合这三种控制方式，可以实现不同的控制性能要求。

2. 现代控制理论现代控制理论是在经典控制理论的基础上发展起来的，它采用状态空间法对控制系统进行描述和分析。

现代控制理论可以处理多输入多输出系统、非线性系统和时变系统等复杂控制问题，具有更高的控制精度和鲁棒性。