第二章 第6节 选择性控制系统

⾃动控制原理第⼆章复习总结（第⼆版）第⼆章过程装备控制基础本章内容：简单过程控制系统的设计复杂控制系统的结构、特点及应⽤。

第⼀节被控对象的特性⼀、被控对象的数学描述（⼀）单容液位对象1．有⾃衡特性的单容对象2．⽆⾃衡特性的单容对象（⼆）双容液位对象1．典型结构：双容⽔槽如图2-5所⽰。

图2-5 双容液位对象图2-6 ⼆阶对象特性曲线2．平衡关系：⽔槽1的动态平衡关系为：3．⼆阶被控对象：1222122221)(Q K h dt dh T T dt h d T T ?=+++式（2-18）就是描述图2-5所⽰双容⽔槽被控对象的⼆阶微分⽅程式。

称⼆阶被控对象。

⼆、被控对象的特性参数（⼀）放⼤系数K（⼜称静态增益）（⼆）时间常数T（三）滞后时间τ（1）．传递滞后τ0（或纯滞后）：（2）．容量滞后τc可知τ=τ0+τc。

三、对象特性的实验测定对象特性的求取⽅法通常有两种：1．数学⽅法2．实验测定法（⼀）响应曲线法：（⼆）脉冲响应法第⼆节单回路控制系统定义：（⼜称简单控制系统），是指由⼀个被控对象、⼀个检测元件及变送器、⼀个调节器和⼀个执⾏器所构成的闭合系统。

⼀、单回路控制系统的设计设计步骤：1．了解被控对象2．了解被控对象的动静态特性及⼯艺过程、设备等3．确定控制⽅案4．整定调节器的参数（⼀）被控变量的选择（⼆）操纵变量的选择（三）检测变送环节的影响（四）执⾏器的影响⼆、调节器的调节规律1．概念调节器的输出信号随输⼊信号变化的规律。

2．类型位式、⽐例、积分、微分。

（⼀）位式调节规律1．双位调节2．具有中间区的双位调节3．其他三位或更多位的调节。

（⼆）⽐例调节规律（P ）1．⽐例放⼤倍数（K ）2．⽐例度δ3．⽐例度对过渡过程的影响（如图2-24所⽰）4．调节作⽤⽐例调节能较为迅速地克服⼲扰的影响，使系统很快地稳定下来。

通常适⽤于⼲扰少扰动幅度⼩、符合变化不⼤、滞后较⼩或者控制精度要求不⾼的场合。

（三）⽐例积分调节规律（PI ）1．积分调节规律（I ）（1）概念：调节器输出信号的变化量与输⼊偏差的积分成正⽐==?t I t I dt t e T dt t e K t u 00)(1)()(式中：K I 为积分速度，T I 为积分时间。

2024年高中生物新教材同步选择性必修第一册第2章第4节神经系统的分级调节含答案第4节神经系统的分级调节[学习目标] 1.举例说明大脑对躯体运动及内脏活动的分级调节。

2.比较大脑对躯体运动调节与对内脏活动调节的特点。

一、神经系统对躯体运动的分级调节1．大脑皮层(1)结构：主要由神经元胞体及其树突构成的薄层结构。

(2)特点：有丰富的沟回(沟即为凹陷部分，回为隆起部分)，这增加了大脑的表面积。

(3)控制途径：大脑通过脑干与脊髓相连，大脑发出的指令，可以通过脑干传到脊髓。

2．大脑皮层与躯体运动的关系(1)躯体各部分的运动机能在皮层的第一运动区内都有它的代表区①刺激大脑皮层中央前回的顶部，可以引起下肢的运动。

②刺激大脑皮层中央前回的下部，会引起头部器官的运动。

③刺激大脑皮层中央前回的其他部位，会引起其他相应器官的运动。

(2)特点：皮层代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的。

3．大脑对躯体运动的分级调节(1)分级调节示意图(2)分级调节的意义：机体的运动在大脑皮层以及其他中枢的分级调节下，变得更加有条不紊与精准。

判断正误(1)大脑皮层由神经元胞体和轴突构成()(2)大脑皮层运动机能代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的()(3)脊髓是机体运动的低级中枢，脑干是最高级中枢()答案(1)×(2)√(3)×任务一：大脑皮层与躯体运动的关系1．下图是大脑皮层第一运动区与躯体各部分关系示意图，请据图回答：(1)躯体各部分的运动调控在大脑皮层有没有对应的区域？如果有，它们的位置关系有什么特点？提示有。

特点：皮层代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的，但头部是正的。

(2)请据图分析，皮层代表区对躯体运动支配的特点是：左右交叉支配(头面部多为双侧支配)。

(3)大脑皮层运动代表区范围的大小，是与躯体中相应部位的大小相关，还是与躯体运动的精细程度相关？提示大脑皮层运动代表区范围的大小取决于躯体运动的精细程度。

1、本质安全线路和非本质安全线路可共用一根电缆,合穿一根保护管。

正确答案：错2、调节阀密封填料函孔径和阀杆直径的比值d0/d1影响径向压力的方向。

正确答案：错3、角行程电动执行机构的输出轴输出角位移,转动角度小于360°,通常用来推动蝶阀、球阀、偏心旋转阀等转角式的调节机构,正常的角位移为90°转角正确答案：对4、泄漏量是指在规定的试验条件下和阀门关闭情况下,流过阀门的流体流量,这里所指的试验条件包括执行机构有足够的推力,阀座和阀芯能够压紧,阀门前、后有一定压差,在室温下进行。

正确答案：对5、波纹管密封型是4种上阀盖形式之一,适用于有毒性、易挥发和贵重流体的场合。

正确答案：对6、石墨填料在使用时比四氟乙烯填料回差大。

正确答案：对7、联锁系统用的电磁阀往往在常通电状态下工作,这是从确保安全可靠的角度考虑的。

正确答案：对8、调节阀的气开、气关与其正作用、反作用一致。

正确答案：错9、直通双座调节阀有一个阀芯和两个阀座。

正确答案：错10、调节阀的理想可调比取决于阀芯形状、实际可调比取决于阀芯形状和配管状态。

正确答案：对11、气开阀无信号时,阀处于全开位置,气关阀则处于全关位置。

正确答案：错12、如果一个系统能够有效克服阶跃干扰,那么对于其它干扰也能有效克服。

正确答案：对13、联锁保护系统用于工况达到危险状态时防止事故的发生和扩大,它属于闭环控制系统。

正确答案：错14、分程控制中,必须在50%处进行分程。

正确答案：错15、均匀控制系统的特点是使两个互相联系的变量能够缓慢地变化。

正确答案：错16、自动控制系统包括测量元件与变送器、控制器、执行器三个组成部分。

正确答案：错17、按照被控变量的类型将控制系统分为定值控制系统.随动控制系统和程序控制系统。

正确答案：对18、自动控制系统的负反馈是指经过测量与变送环节的反馈信号的值小于零。

正确答案：错19、在串级控制系统中,主控制器的正反作用与主对象和调节阀的气开气关形式有关。

第六章选择性控制系统6.1 概述所有控制系统可分为三类：物料平衡（或能量平衡）控制，质量控制和极限控制。

选择性控制属于极限控制一类。

它的特点是：在正常工况下，该参数不会超限，所以也不考虑对它进行直接控制；而在非常工况下，该参数会达到极限值，这时又要求采取强有力的控制手段，避免超限。

选择性控制系统又叫取代控制，也称超驰控制。

生产保护性措施的分类：硬保护和软保护1.硬保护参数达到第一极限时报警→设法排除故障→若没有及时排除故障，参数值会达到更严重的第二极限，经连锁装置动作，自动停车。

达到保护生产的目的。

2.软保护参数达到第一极限时报警→设法排除故障→在这同时，改变操作方式，按使该参数脱离极限值为主要控制目标进行控制，以防该参数进一步超限。

这种操作方式一般会使原有的控制质量降低，但能维持生产的继续运转，避免了停车。

当生产操作趋向极限条件时，用于控制不安全情况的控制系统将取代正常情况下工作的控制方案，直到生产操作重新回到安全范围时，正常情况下的控制方案又恢复对生产过程的正常控制。

要构成选择性控制，生产操作必须有一定选择性逻辑关系。

而选择性控制的实现则需要具有选择功能的自动选择器(高值选择器和低值选择器)或有关切换装置来完成。

6.2选择性控制系统的类型及应用6.2.1 开关型选择性控制系统定义：一般设有A、B两个可供选择的变量。

其中A是工艺操作的主要指标；另一个变量B，工艺上对它只有一个限值要求。

当B工作在限值以内时，生产过程按变量A进行连续控制，当B达到或超过限值时，选择控制系统将通过专门的装置切断A的输出，而控制阀迅速关闭或打开，直到B回到限值内，系统才重新恢复到按变量A进行连续控制。

开关型选择性控制系统一般都用作系统的限值保护。

目的：在乙烯分离过程中，裂解气经五段压缩后其温度已达到88℃。

为了进行低温分离，必须将它的温度降下来。

为此，工艺上采用了液丙烯低温下蒸发吸热原理，用它与裂解气换热，达到降低裂解气温度的目的。

第二章发动机第六节国Ⅳ发动机SCR后处理系统一、概述根据直喷式柴油机NOx和PM的生成机理，因此可以采用这种方法减少排气污染，首先尽量使燃烧过程优化，使PM(碳烟)排放和燃油消耗率达最低，由此导致的NOx升高，再用还原能力特强的SCR系统来解决，尿素(Urea)消耗成本用低油耗的节约来补偿，从而实现高经济性、低排放的目的。

NOx和PM的是双曲线的关系，也就是说trade-off的关系，要达到NOx和PM的最佳排放点，除了燃烧模型要有合理的设计外，主要还要精确控制发动机的空燃比及着火时间，通俗点讲，氧气含量增加，燃烧室温度越高，就会增加NOx排放，降低PM；相反，氧气含量下降，燃烧室燃烧温度降低，NOx的含量就会降下来，同时颗粒物的含量就会上升。

SCR（Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原）是实现国Ⅳ/Ⅴ最快捷的途径，也是实现国Ⅵ的必要手段。

同时，采用SCR技术的发动机可以更有效的降低NOx的排放，并且有明显的节能特点。

Selective –只处理发动机排气中的特定成分Catalytic –需要催化剂参与化学反应。

催化剂需要发动机排气的加热Reduction –化学反应的结果，减少了发动机排气中的特定成分，使排放达到法规的要求选择性催化还原技术是一种将排气中的氮氧化物脱除的方法, 是当前世界上脱氮工艺的主流。

选择性催化还原法是利用氨（NH3）对NOx还原功能，在200℃~400℃的条件下，利用催化剂作用将NOx还原为对大气没有影响的N2和水。

“选择性”的意思是指氨有选择的进行还原反应，在这里只选择NOx还原。

选择性催化还原系统(SCR系统)，其作用是先通过优化燃，再使用选择性催化还原SCR来降低因燃烧优化而产生的NOx排放，欧洲普遍采用该系统。

其化学反应原理是采用尿素水溶液作为还原剂，尿素在高温下分解成成NH3和CO2，产生的NH3作为还原剂，将废气中的NOx还原成N2的过程。

过程控制工程复习资料一、填空题1．过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程或被控对象、测量变送器等环节组成。

2、调节阀按能源不同分为三类：气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀。

3、自动控制系统按工作原理可分为三类：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈控制系统。

按给定值特点分类可分为三类：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。

4、过程控制系统方案设计的基本要求是：安全、稳定、经济。

5、过程数学模型的求取方法有三种，分别是：机理法建模、系统辨别法建模、混合法（机理分析+系统辨别）建模。

6、理想流量特性有四类，分别是直线、对数、抛物线、快开。

7、定比值控制系统包括：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统和双闭环比值控制系统。

8、控制器参数整定法有：经验法、临界比例度法、衰减振荡法、响应曲线法。

9、根据实践经验的总结发现，除少数无自平衡的对象以外，大多数对象均可用一阶、二阶、一阶加纯滞后、二阶加纯滞后这四种典型的动态特性来加以近似描述。

为进一步简化，也可以将所有的对象的动态特性都简化为一阶加纯滞后的形式，用传递函数可以表示为：（）。

其中K表示对象的静态放大系数，T表示对象的时间常数，表示纯滞后时间。

10、调节器的比例度δ越大，则放大倍数Kc越小，比例调节作用就越弱，过渡过程曲线就越平稳，但余差也越大。

积分时间T i越小，则积分速度越大，积分特性曲线的斜率越大，积分作用越强，消除余差越快，微分时间T d越大，微分作用越强。

11、定值控制系统是按测量与给定偏差大小进行调节的，而前馈调节是按扰动量大小进行调节的；前者是闭环调节，后者是开环调节。

采用前馈-反馈调节的优点是利用前馈调节的及时性和反馈调节的静态准确性。

12、防止几分饱和有哪三种方法：限幅法、外反馈法、积分切除法。

13、测量变送器的要求：准确、快速、可靠。

14、在串级控制系统中，调节器参数的整定方法有：逐次逼近法、两步整定法、一步整定法。

二、选择题1、下列控制系统中，哪些是开环控制(C)，哪些是闭环控制（ABD）A、定值控制B、随动控制C、前馈控制D、程序控制2、对某PI控制系统，为了防止积分饱和，采取下列措施，问哪一条是不起作用的（D）C、采用高低阻幅器 B、采用调节器外部积分反馈法C、采用PI-P调节器D、采用PI-D调节器3、如果甲乙两个广义调节对象的动态特性完全相同（如均为二阶对象），甲采用PI作用调节器，乙采用P作用调节器。

过程控制系统课程教学大纲（ProcessContro1System）学时数：40学时其中：实验学时：课外学时：学分数：2.5适用专业：电气工程与自动化一、课程的性质、目的和任务《过程控制系统》课程是电气工程与自动化专业的一门专业主干课程，具有很强的实践性。

通过本课程的学习，要使学生在掌握自动控制理论和过程检测与控制仪表等知识的基础上，用工程处理的方法去解决控制系统的分析、设计与研究方面的问题。

二、课程教学的基本要求（一）单回路控制系统特点、适用场合及分析设计方法：（二）深刻理解、牢固掌握各种复杂控制系统的特点、适用场合及分析设计方法；（≡）通过对典型案例的学习，掌握对各典型单元操作静、动态特性的分析方法，和与之相匹配的典型控制方案的设计，了解其发展动态。

本课程总学时为40学时，2.5学分，设置在第七学期。

其中相关实验安排在综合实验中。

三、课程的教学内容、重点和难点第一章单回路控制系统（10学时）一、基本内容本章是过程控制系统课程的基础。

主要有单回路控制系统的方案设计、调节参数整定以及控制系统的投运等内容。

二、基本要求1、了解过程控制系统工程设计概要；2、了解和掌握单回路控制系统方案设计；3、了解和掌握测量变送器选型；4、了解和掌握执行器（调节阀）选型；5、了解和掌握控制器（调节器）控制规律选取；6、了解和掌握单回路控制系统参数整定和系统投运方法。

第二章复杂过程控制系统（16学时）一、基本内容主要介绍为提高控制品质或满足特殊操作要求的过程控制系统及应用中的有关问题。

包括串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、分程控制、选择性、阀位控制和推断控制等系统结构及分析。

二、基本要求1、了解和掌握串级控制系统；2、了解和掌握比值控制系统；3、了解和掌握均匀控制系统；4、了解和掌握前馈控制系统；5、了解和掌握分程控制系统；6、了解和掌握选择性控制系统；7、了解和掌握阀位控制方案；8、了解和掌握推断控制系统。

第三章流体传送设备的控制（2学时）一、基本内容流体传送设备（泵及压缩机）及其运行特点，控制方案及特殊控制方案。