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《热工过程自动控制技术》高职（原创实用版）目录一、热工过程自动控制的基本原理二、PID 控制的分析与整定方法三、大型火电机组的主要控制系统四、现代控制理论及其在热工过程中的应用五、离散控制系统的基本内容六、先进的控制策略及其在热工过程中的发展与应用正文热工过程自动控制技术是一种在能源动力系统中广泛应用的技术，它依据自动控制的基本原理，对热工过程进行实时监测和调节，以保证热工过程的稳定性和安全性。
首先，热工过程自动控制的基本原理主要包括反馈控制和前馈控制。
反馈控制是根据系统的输出信号，通过比较和误差放大，来调节系统的输入信号，以使系统输出信号接近于期望值。
前馈控制则是根据系统的输入信号，通过预测和提前调节，来减小系统的输出误差。
其次，PID 控制是一种在热工过程中占有统治地位的控制方法，它通过对比例、积分、微分三个环节的调节，来实现对热工过程的精确控制。
PID 控制的分析和整定方法主要包括根轨迹法、频率响应法和试验法等。
再次，大型火电机组是热工过程中常见的控制系统，它主要包括锅炉、汽轮机和发电机三个部分。
通过对这三个部分的实时监测和调节，可以实现对火电机组的优化控制。
此外，现代控制理论在热工过程中的应用也得到了广泛关注。
现代控制理论主要包括状态反馈控制、观测器设计和模型参考自适应控制等，它可以提高热工过程的控制精度和稳定性。
离散控制系统是另一种在热工过程中常见的控制系统，它主要通过对离散时间的采样和调节，来实现对热工过程的实时控制。
最后，随着科技的发展，一些先进的控制策略在热工过程中的应用也得到了广泛关注，例如模糊控制、神经网络控制和自适应控制等。
这些先进的控制策略可以进一步提高热工过程的控制精度和稳定性。
10级热动《电厂热工过程自动控制》1．掌握自动控制系统中常用的基本术语。
被控量被控对象给定值扰动控制量控制对象2．掌握自动控制系统常见的分类方法，并能够判别实际系统所属类别。
按生产过程中被控量所希望保证的数值分恒值控制系统(过热汽温控制系统再热汽温控制系统) 程序控制系统随机控制系统根据控制系统内部结构分类闭环控制系统（反馈控制系统）开环控制系统复合控制系统3．掌握被控对象分类方法、各类对象的动态特性曲线及其平衡特性。
有自平衡能力的无自平衡能力的有自平衡能力对象：被控对象收到扰动后平衡被破坏，不需要外来的控制作用，而依靠被控量自身变化使对象重新恢复平衡的特性，称为对象的自平衡特性，具有这种特性的被控对象就是有自平衡能力的被控对象。
￥无自平衡能力对象：当这种被控量平衡关系破坏后，被控量以一定的速度继续变化下去而不会自动地在新的水平上恢复平衡，具有这种现象的对象成为无自平衡能力对象。
4．控制器有哪些基本动作规律各种动作规律的阶跃响应曲线，控制动作的特点、参数变化对其控制过程的影响。
比例控制P（有差调节）比例带减小，控制系统稳定性变差，比例带太小将使系统不稳定，系统稳定时比例带越小静态误差越小但被控量振荡加剧积分控制I（无差调节）积分时间T1越小积分作用越强调节阀的动作越快就越容易引起和加剧振荡但与此同时振荡频率将越来越高而最大动态偏差则越来越小被控量最后都没有静态偏差。
微分控制D（超前调节）有某种程度的预见性5．被控对象控制通道、扰动通道的特性对控制质量的影响。
扰动通道（扰动和被控量之间的信息通道）1、放大系数增大静态偏差也增大所以扰动通道的放大系数越小越好对控制越有利2、时间常数越大阶次m越高，被控量受到扰动后的动态偏差就较小，这将有利于控制。
控制通道（控制作用和被控量之间的信息通道）1、放大系数增大静态偏差减小有利控制2、时间常数越大阶次n越大控制作用就较迟缓控制不灵敏，显然不利控制。
6．》7．复杂控制系统主要包括哪几种串级控制系统比例控制系统前馈-反馈控制系统8．串级控制系统基本组成原理，系统中常见术语及其控制作用分析。
热工过程自动控制Automatic Control of Thermal Process课程代码：02410069学分：3学时：48 （其中：课堂教学学时：44实验学时：4上机学时：0课程实践学时:0 ）先修课程：能源与动力工程控制基础适用专业：能源与动力工程教材：《热工过程自动控制》（自编讲义）一、课程性质与课程目标（一）课程性质《热工过程自动控制》是能源与动力工程专业教学计划中重要的专业技术基础课，它是在自动化技术、计算机技术、通讯技术、电子技术、传感技术、测量技术、先进制造技术、管理学等课程知识的基础上，将自动控制原理应用到热工过程的一门应用科学。
通过本课程的学习，使学生掌握热工过程自动控制的基本原理以及必要的理论知识和工程实践能力，为学生毕业后从事本专业以及相关专业方面的工作打下坚实的基础。
（二）课程目标课程目标1:能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析热工过程自动控制中的复杂工程问题。
课程目标2：能够针对热工过程自动控制中的复杂工程问题，选择恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，提出热工过程自动控制的解决方案、预期的实现目标以及控制质量的综合评定，并能够理解其局限性。
课程目标3：能够就热工过程自动控制中的复杂工程问题与业界同行进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达和解释。
（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（认证专业专业必修课程填写）1.毕业要求3：系统掌握本专业领域宽广的、必需的技术理论基础，主要包括机械和力学理论（机械原理、机械设计、理论力学、材料力学）、能源动力工程理论、热流体理论（热力学、流体力学、传热学）、电工电子和自动控制理论以及必要的计算机知识。
2.毕业要求4：掌握本专业领域方向所必需的专业知识和基本技能，了解学科前沿及发展趋势，并对其它相关专业方向的有关知识有一定了解。
3.毕业要求5：具有设计和实施工程实验的能力，并能够对实验结果进行分析。
热工过程自动控制1. 什么是热工过程自动控制热工过程自动控制是指利用自动控制系统来监测和调整热工过程中的参数，以达到预定的目标。
这些参数可能包括温度、压力、流量等。
通过自动控制，可以提高热工过程的效率、稳定性和安全性。
2. 热工过程自动控制的原理是什么热工过程自动控制的原理基于控制系统的闭环反馈原理。
首先，通过传感器获取热工过程中的参数信息，如温度传感器可以测量温度值。
然后，将这些参数信息与预定的目标值进行比较，得到误差。
接下来，根据误差，控制器会采取相应的控制策略，如调整阀门开度或启动/停止加热器等，来实现热工过程的控制。
最后，通过执行器将控制信号转换为实际的操作，如控制阀门的开闭或调节加热器的功率。
3. 热工过程自动控制的优势是什么热工过程自动控制具有以下优势：- 提高效率：通过自动控制热工过程中的参数，可以优化操作条件，提高能源利用效率。
例如，根据实时需求调整加热器功率，避免能源的浪费。
- 提高稳定性：自动控制系统能够实时监测和调整热工过程中的参数，使其保持在预定的范围内。
这有助于防止过程变量的偏离和不稳定，提高过程的稳定性。
- 提高安全性：自动控制系统可以及时响应异常情况，并采取相应的措施来保护设备和人员的安全。
例如，在温度超过设定范围时，自动控制系统可以自动关闭加热器或启动冷却装置。
- 提高生产质量：通过自动控制热工过程，可以减少人为操作的误差，提高产品的一致性和质量。
4. 热工过程自动控制中常用的控制策略有哪些在热工过程自动控制中，常用的控制策略包括：- 比例控制：根据误差的大小，按比例调整控制信号。
这种控制策略适用于线性响应的系统，但可能会导致超调和稳定性问题。
- 积分控制：根据误差的累积值，进行控制信号的调整。
积分控制可以消除稳态误差，但可能导致系统的迟滞和震荡。
- 微分控制：根据误差的变化率，调整控制信号。
微分控制可以提高系统的响应速度，但对测量噪声敏感，可能引入噪声放大问题。
多台变压器在并联运行时 D反抗性恒转矩负载的负载转矩特性位于 B 象限。
改变三相异步电动机转向的方法是( C )将三对磁极的三相异步电动机接入380V，50HZ的电源上，则该电动机可能达到的转速是（ D ）频率为40Hz的二十极交流电机，旋转磁势的同步转速为 Dr/min。
绕线式异步电动机转子串电阻调速，属于（ ）A如果并励直流发电机的转速上10%，则空载时发电机的端电压升高 B 。
如果并励直流发电机的转速上升20%，则空载时发电机的端电压U0升高（ ）。
B如图，判断同名端正确的一项是（ A ）。
如图所示，（a）表示的（B）并网方法；（b）表示的（ A ）并网方法。
若将变压器一次侧接到电压大小与铭牌相同的直流电源上，变压器的电流比额定电流( )D三相异步电动机在运行中，把定子两相反接，则转子的转速会B 三相异步电动机中，转子的转向取决于旋转磁场的转向，下列有关圆形旋转磁场正确的是（ C ）三相异步电机在电动状态下的转差变化范围是（ D ）他励直流电动机带额定负载时，在电枢回路串接电阻后，电动机的转速将（ ）。
C他励直流电动机带额定负载转矩进行的弱磁调速，其额定转速n N=1500r/min，最高转速n max=2700r/min，则调速范围D为（）。
B他励直流电动机的励磁和负载转矩不变时,降低电源电压,电动机的转速将 C 。
他励直流电动机的人为特性和固有特性相比，其理想空载转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是 C 。
他励直流电动机电枢回路串入附加电阻时,如果负载转矩不变,则此电动机的 B 。
他励直流电动机若电压U、主磁通φ和负载转矩T不变时，在电枢电路中串联一个适当阻值的电阻Ra，则转速n、电枢电流Ia和反电动势Ea的变化应是 A 。
他励直流电动机拖动恒转矩负载进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为I1和I2，那么B他励直流电动机拖动恒转矩负载进行弱磁调速，设调速前、后的电枢电流分别为 和 ，那么 C 。
1、有一压力测点,如被测量最大压力为10MPa,则所选压力表的量程应为【16MPa】2、标准化节流装置是【文丘利管】3、火电厂中,燃油流量的测量普遍地使用【靶式流量计】4、在计算机控制系统中主机与外设备是【硬件部分】5、用孔板测量流量,孔板应装在调节阀【前】。
6、在DDZⅢ型仪表中,现场与控制室之间用【4~20mA】的信号。
7、用补偿导线把热电偶电势引入测温仪表,补偿导线的长度对测量影响是:【补偿导线越长,测量误差越大】8、发电机组的调速系统根据系统中频率的微小变化而进行的调节作用称为【一次调节】9、汽轮机润滑油低油压保护应在【盘车前】投入。
10、采用按控制功能划分的设计原则时,分散控制系统可分为DAS、MCS、SCS、FSSS等子系统,其中MCS的中文含义是【模拟量控制系统】11、汽包水位计的配置应采用【2】种以上工作原理共存的配置方式,以保证在任何运行工况下锅炉汽包水位的正确监视。
12、DEH系统不必由自动切至手动的情况是【由单阀切换为多阀运行时】13、协调控制涓压运行方式是以【锅炉跟踪协调】为基础的协调控制系统。
14、采用容积测量法的是【罗茨流量计】15、氧化锆氧量计要得到准佳确的测量结果,其工作温度必须在【850°左右】16、在计算机控制系统中,计算机的输入和输出信号是【数字信号】17、低噪音调节阀常用的是【套筒阀】18、我们常提到的PLC是【可编程序控制器】。
19、通过移动特性曲线使频率恢复到额定值,这种调节作用称为【二次调节】。
20、热工信号和保护装置能否正常运行,将直接影响到设备、人身的安全。
因此,应该在【主设备启动前】投入。
21、火力发电厂中,测量主蒸汽流量的节流装置多选用【B标准佳喷】。
22、在协调控制系统的运行方式中最为完善、功能最强的方式是【协调控制方式】23、设备送电后CRT上显示的颜色状态为【绿色】。
24、发电机组的联合控制方式的机跟炉运行方式、炉跟机运行方式、手动调节方式由运行人员【根据机、炉设备故障情况】来选择。
热工要点复习题Q、什么是被调对象、被调量、给定值、扰动、调节作用量、调节机关？答：被调对象：被调节的生产设备或生产过程。
被调量：通过调节需要维持的物理量。
给定值：根据生产要求，被调量的规定数值。
扰动：引起被调量变化的各种原因。
调节机关：在调节作用下，用来改变进入被调对象的物质或能量的装置。
调节作用量：在调节作用下，控制被调量变化的物理量Q、自动调节系统按给定值如何分类？按结构又如何分类？答：按给定值：恒值调节系统、程序调节系统、随机调节系统按结构：反馈调节系统、前馈调节系统、复合调节系统Q、调节系统的性能指标有哪些？答：稳定性、准确性、快速性Q、什么是静态特性、动态特性、传递函数？答：静态特性：在平衡状态时，输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系。
动态特性：在不平衡状态时，输出信号和引起它变化的输入信号之间的关系。
传递函数：线性定常系统在零初始条件下，系统（或环节）输出信号的拉普拉斯变换与输入信号的拉普拉斯变换之比。
Q、什么是有自平衡能力对象？无自平衡能力对象？内扰？外扰？答：（1）有自平衡能力对象：指对象在阶跃扰动作用下，不需要经过外加调节作用，对象的输出量经过一段时间后能自己稳定在一个新的平衡状态。
（2）无自平衡能力对象：指对象在阶跃扰动作用下，不经过外加调节作用，对象的输出量不能自己稳定在一个新的平衡状态。
（3）内扰：经过调节通道作用到对象上的扰动（4）外扰：经过干扰通道作用到对象上的扰动Q、工程上常用的调节系统的分析方法有哪两种？答：时域分析法和频域分析法Q、分析比例带δ、积分时间Ti、微分时间TD,对调节质量的影响（静态指标、动态指标、衰减率）？答：（1）比例带δ对调节质量的影响1、减小比例带可以获得较小的静态偏差和动态偏差；2、比例带减小，调节作用越强，会使系统震荡剧烈，衰减率减小，降低稳定型。
（2）积分时间Ti 对调节质量的影响1、积分作用使静态偏差为零，积分时间越小，积分作用越强；2、积分作用的增强使衰减率减小；3、积分作用的增强使动态偏差减小。
热工过程自动调节习题答案热工过程自动调节习题答案热工过程是工程热力学中的重要内容之一，它研究的是能量的传递和转化过程。
在热工过程中，自动调节是实现系统稳定运行的关键。
下面将针对热工过程自动调节的习题进行答案解析。
1. 热工过程的自动调节是什么意思？热工过程的自动调节是指通过自动控制系统对热工过程中的参数进行调节，以实现系统的稳定运行。
自动调节可以通过传感器感知系统的状态，再通过控制器对执行器进行控制，从而实现对热工过程的自动调节。
2. 什么是控制系统的闭环？控制系统的闭环是指在自动调节过程中，通过反馈信号将实际输出与期望输出进行比较，再根据比较结果对控制器进行调节，以实现系统的稳定运行。
闭环控制系统可以根据实际输出对控制器进行修正，从而提高系统的稳定性和精度。
3. 热工过程中常见的自动调节器件有哪些？热工过程中常见的自动调节器件包括温度传感器、压力传感器、流量传感器、阀门、执行器等。
温度传感器可以感知系统的温度变化，压力传感器可以感知系统的压力变化，流量传感器可以感知流体的流量变化，阀门和执行器可以根据控制信号对流体进行调节。
4. 热工过程中的控制策略有哪些？热工过程中常见的控制策略有比例控制、积分控制和微分控制。
比例控制是根据系统输出与期望输出的差异来调节控制器输出信号的大小，积分控制是根据系统输出与期望输出的累积差异来调节控制器输出信号的大小，微分控制是根据系统输出与期望输出的变化率来调节控制器输出信号的大小。
这些控制策略可以单独使用，也可以组合使用，以实现更精确的控制效果。
5. 热工过程中的控制器有哪些类型？热工过程中常见的控制器类型包括比例控制器、积分控制器、微分控制器和PID控制器。
比例控制器根据系统输出与期望输出的差异来调节控制器输出信号的大小，积分控制器根据系统输出与期望输出的累积差异来调节控制器输出信号的大小，微分控制器根据系统输出与期望输出的变化率来调节控制器输出信号的大小，而PID控制器则是将比例控制、积分控制和微分控制三种控制策略综合起来，以实现更精确的控制效果。
